在線監(jiān)測課件L4.ppt

1、第4章 金屬氧化物避雷器的在線監(jiān)測,傳統(tǒng)的避雷器由帶有火花間隙并以碳化硅作為閥片原料的閥片電阻構(gòu)成。 20世紀(jì)7080年代，新型的無間隙以氧化鋅為閥片原料的氧化鋅避雷器。 優(yōu)越的保護(hù)性能、無續(xù)流，動作負(fù)載輕，耐重復(fù)動作能力強(qiáng)、通流容量大、性能穩(wěn)定，抗老化能力強(qiáng)，能適應(yīng)防污、高海拔地區(qū)和GIS等多種特殊需要。 成本低，適于大批量生產(chǎn)。 避雷器發(fā)展的主要方向。,第4章 金屬氧化物避雷器的在線監(jiān)測,氧化鋅電阻片有極為優(yōu)越的非線性特性： 在正常工作電壓下電阻很高，相當(dāng)于一絕緣體，可以不用串聯(lián)火花間隙來隔離工作電壓。在正常工作電壓下流過氧化鋅電阻片的電流僅達(dá)微安級。 在過電壓作用下電阻很小，殘壓很低。,

2、ZnO閥片的伏安特性,第4章 金屬氧化物避雷器的在線監(jiān)測,由于閥片(電阻片)長期承受工頻電壓作用而產(chǎn)生劣化，引起電阻特性的變化導(dǎo)致流過閥片的泄漏電流增加；由于避雷器結(jié)構(gòu)不良、密封不嚴(yán)使內(nèi)部構(gòu)件和閥片受潮，也會導(dǎo)致運(yùn)行中避雷器泄漏電流增加。 阻性分量電流的急劇增加，可使閥片溫度上升而發(fā)生熱崩潰，還會引起爆炸事故。 監(jiān)測氧化鋅避雷器的阻性電流可診斷其絕緣狀況。,第4章 金屬氧化物避雷器的在線監(jiān)測,氧化鋅閥片的介電常數(shù)很大,r10002000，在正常工作電壓下流過閥片的主要是容性泄漏電流。 在正常情況下阻性分量僅占全電流的5%20%。（比容性設(shè)備比例大） 監(jiān)測阻性電流的關(guān)鍵是要從以容性為主的總電流中

3、分離出微弱的阻性電流。,ZnO電阻片的等值電路,第4章 金屬氧化物避雷器的在線監(jiān)測,MOA在線監(jiān)測的主要方法,全電流法 高次諧波法 MOA的非線性特性，即使外施電壓是正弦的，全電流也非正弦，即包含有高次諧波。如將全電流中的容性及阻性分量也分別分解出其基波及諧波，在正弦型的外施電壓下，通過測量三次諧波電流后可根據(jù)經(jīng)驗式來推出阻性電流。 零序電流法 三臺避雷器均為同一類且均正常時。測得的三相基波之相量和應(yīng)接近于零。 阻性電流檢測,金屬氧化物避雷器的在線監(jiān)測方法,全電流法,金屬氧化物避雷器的在線監(jiān)測方法,即全電流法，MOA老化或受潮時，阻性電流增加，從而全電流隨之增加，可以根據(jù)這一特征來判斷MOA的

4、運(yùn)行狀況。監(jiān)測總泄漏電流的變化在一定程度上可以判斷阻性電流的變化。這種方法簡單方便，但在正常情況下，MOA總泄漏電流的阻性分量只占容性分量10左右，且兩者基波相差900，這使得監(jiān)測到的總泄漏電流的有效值或平均值主要取決于容性電流分量，即便是阻性電流增加一倍，總泄漏電流的變化也不是太明顯，。,第一節(jié)補(bǔ)償法測量阻性電流,一、全硬件補(bǔ)償法,1、基本原理,用鉗形電流互感器(傳感器)從MOA的引下線處取得電流信號I0，從分壓器或電壓互感器二次側(cè)取得電壓信號Us。電壓信號Us經(jīng)移相器前移90相位后得Us0(以便與I0中的電容電流分量同相)，再經(jīng)放大后與I0一起送入差分放大器。在放大器中，將GUs0與I0相

5、減；并由乘法器等組成的自動反饋跟蹤，以控制放大器的增益G使同相的（IcGUs0）的差值降為零，即I0中的容性分量全部被補(bǔ)償去掉；剩下的僅為阻性分量IR，而且直接以數(shù)字顯示。再根據(jù)Us及IR即可獲得MOA的功率損耗P。,第一節(jié)補(bǔ)償法測量阻性電流,一、全硬件補(bǔ)償法,1、基本原理,第一節(jié)補(bǔ)償法測量阻性電流,一、全硬件補(bǔ)償法,2、實例：LCD4型泄漏電流測量儀,第一節(jié)補(bǔ)償法測量阻性電流,一、全硬件補(bǔ)償法,3、相間干擾,第一節(jié)補(bǔ)償法測量阻性電流,一、全硬件補(bǔ)償法,3、相間干擾,一組成直線排列的三相MOA,第一節(jié)補(bǔ)償法測量阻性電流,一、全硬件補(bǔ)償法,3、相間干擾,在測量邊相A相底部的電流時，主要是A相外施

6、電壓Ua經(jīng)A相MOA所引起的容性分量Ia,c及阻性分量Ia,r；另外還有鄰相B相與A相間的雜散電容Ca,b所引起的容性干擾電流Ib(C相因距離A相更遠(yuǎn)，其影響可忽略)。干擾電流Ib固然不大，但它在原阻性電流方向上的分量就將在A相下部在線測得的“視在”阻性分量Ia，r明顯增大了。 B上對C相間的電容耦合使C相MOA下部測得的“視在”阻性分量變小。 B相因位置居中，A、C兩邊相對其的電容耦合基本對稱，影響可忽略。,第一節(jié)補(bǔ)償法測量阻性電流,一、全硬件補(bǔ)償法,4、相間干擾的抑制,在停電條件下，用外施電壓分別測量各相避雷器的I0，Ic，Ir，而后在運(yùn)行條件下再測，但在PT輸出信號經(jīng)光電隔離后，再加一移

7、相器改變移相的角度使測量值與停電條件下測量值相同，記下移相值和I0，Ic，Ir值，并以此為基準(zhǔn)，以后均在相同的移相條件下進(jìn)行監(jiān)測，移相器一般由可變電阻器和電容器串聯(lián)組成。 當(dāng)測量處于邊相位置的MOA時，不僅用一鉗形電流互感器測取該相MOA下端的電流，且用另一鉗形電流互感器測取與其對稱位置的另一邊相下端的電流。由于相間雜散電容的耦合，使兩邊相下端測得這兩電流之間的相位差已不是120，而是1202，因而可用軟件求出后將基準(zhǔn)電壓相位自動移相角，然后仍可用常規(guī)的測阻性電流方法測出比較準(zhǔn)確的及P。,第一節(jié)補(bǔ)償法測量阻性電流,二、數(shù)字化軟件補(bǔ)償法,基本原理,Ix，U經(jīng)放大、濾波和U移相900后，U與Ic同

8、相，對Ix和U進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后，由軟件計算。令 ，K為計算系數(shù)，不斷改變k值，使達(dá)到最小，則,第一節(jié)補(bǔ)償法測量阻性電流,二、數(shù)字化軟件補(bǔ)償法,基本原理,第二節(jié)諧波分析法監(jiān)測阻性電流,1、基本原理,滿足狄里赫利條件(即給定的周期性函數(shù)在有限的區(qū)間內(nèi)，只有有限個第一類間斷點和有限個極大值和極小值)的電力系統(tǒng)電壓ux、電流ix，可按傅里葉級數(shù)分解為直流分量和各次諧波分量之和：,（1） （2）,式中： U0電壓的直流分量， I0電流的直流分量， Ukm電壓的各次諧波幅值， Ikm電流的各次諧波幅值， k電壓的各次諧波相角， k電流的各次諧波相角， k= 1，2，3，4,由于 ，而一般認(rèn)為，在小電流區(qū)電

9、容變化很小，因此有 由式（1）得泄漏電流的容性分量： 其中 。 令I(lǐng)Rk為第k次諧波阻性電流幅值，可以認(rèn)為阻性泄漏電流和容性泄漏電流同次諧波的相角相差 ，而第k次諧波電壓與第k次諧波阻性電流同相，所以，阻性電流：,第二節(jié)諧波分析法監(jiān)測阻性電流,1、基本原理,（4）,（3）,將式（5）兩邊同乘以sin(nt+n)，并對兩邊在一周期內(nèi)取定積分，有：,第二節(jié)諧波分析法監(jiān)測阻性電流,1、基本原理,（6）,（5）,因為：,將式（3）、式（4）、式（2）帶入其中并化簡有：,第二節(jié)諧波分析法監(jiān)測阻性電流,1、基本原理,三角函數(shù)在一個周期內(nèi)定積分的正交特性：,第二節(jié)諧波分析法監(jiān)測阻性電流,1、基本原理,（7）,對式（6），僅當(dāng)k=n時，對應(yīng)項的定積分不為零，可化簡得為：,由三角函數(shù)的積化和差公式可化簡式（7）得有：,再由三角函數(shù)正交特性可得：,即：,第二節(jié)諧波分析法監(jiān)測阻性電流,1、基本原理,（9）,（8）,也即：,所以有：,同理，將式（5）兩邊同乘以cos(nt+n)，并在同一周期內(nèi)取定積分，依據(jù)三角函數(shù)正交特性，僅當(dāng)k=n時，定積分有不為零項?；喓罂傻茫?將ux、ix展開成傅里葉級數(shù)，運(yùn)用FFT分解得各次諧波后，按式（4）、式（8）計算，就可求得MOA的基波阻性泄漏電流、各次諧波阻性泄漏電流和總阻性泄漏電流。,第二節(jié)諧波分析法監(jiān)測阻性電流,2、相間干擾