避雷器相间耦合电容干扰屏蔽方法研究

引言

在三相避雷器现场测试环境中,由于场地和布置方式的限制,每相氧化锌避雷器(简称M0A)都不可避免地受到其他两相M0A的影响,由相间电容耦合所形成的干扰电流使得全电流的相位发生偏移,使计算出的阻性电流分量产生误差。由于实际的阻性电流本身很小,上述误差足以造成测量结果严重失真,导致无法正确判断M0A阀片的劣化状况。而该相间耦合电容与避雷器的电压等级、型号、安装位置、距离等因素有关,因此屏蔽避雷器相间耦合电容的干扰具有重要意义。

1避雷器相间干扰模型

鉴于避雷器的非线性特性,可以等效为一个非线性电阻和电容并联,单相避雷器在工频交流电压下的等值电路通过的全电流Ix包括非线性的阻性电流IR和阀片的电容电流IC。电流矢量的阻性电流与电压同相位,容性电流超前电压90"。测试A相时,A相流过的电流包含其本体交流泄漏电流和B、C两相引入的耦合电容电流。

相间电容干扰全电流示意图如图1所示。根据平行四边形法则,A相实测全电流相位向B相方向偏移,造成A相相位角91偏小,计算出的阻性电流偏大。同理,C相全电流相位受到B相相间耦合电容的影响,全电流相位向B相偏移,造成C相的相位角92偏大,计算出的阻性电流偏小。有时可能出现相位角大于90",阻性电流为负值,不具备可信度。

通过上述分析可知,相间耦合电容干扰对避雷器阻性电流测试结果的影响不可忽略,直接影响对避雷器运行状态的判断。

2避雷器相间耦合电容干扰屏蔽方法

本文提出一种避雷器相间耦合电容的测量方法,通过采用屏蔽测量的方法,配合微电流精确测量技术和强抗干扰选频测量技术,可提升对避雷器相间耦合电容干扰的屏蔽水平。

(1)对微电流信号采样。本文通过采用高精度微电流互感器对电流信号进行采样,并采用特殊的全金属屏蔽结构,可抵抗外界的强工频干扰。

(2)滤波处理。CPU对数字信号进行小波变换分析,从复杂的波形中滤除工频背景噪声,分离测量出特定频率的异频信号的大小和相位。

(3)现场空间干扰和测试线感应屏蔽处理。由于需要测试的电流信号非常微弱,而现场存在空间电磁场,测试线也可能产生耦合,造成测试结果的误差,因此需要尽量缩短电流测试线,将电流测试线保证足够大的间距,同时测试线采用屏蔽线,屏蔽层直接接地,这样能最大限度地减少空间干扰和测试线自身耦合感应的影响。

3屏蔽方法案例分析

按照上述方法,本文测量了多个变电站内的110kV、220kV、500kV等级的避雷器的相间耦合电容干扰。

某220kV主变变高侧避雷器,三相避雷器呈一字排列,避雷器相间距离3.53m,避雷器高度2.55m,通过对B相避雷器顶端分别施加异频正弦波信号,测量A相和B相的耦合电容电流干扰情况,测量结果如表1所示。

由表1数据可知,在不同频率、电流大小的测量下,避雷器的相间耦合电容干扰测试数据重复性非常好,说明测量的数据真实可信。

通过测试数据发现,对B相加压的时候,A相和C相的耦合电容干扰达到B相泄漏电流的20%左右,实际运行过程中三相的泄漏电流比较平衡,耦合电容电流占到实际泄漏电流的20%左右,产生的相位影响不可忽略。异频测试方法在不同电流大小的测试下重复性非常好,其不受工频信号干扰的影响。

4结语

现场测试时,避雷器带电测试结果往往出现很大的误差,甚至阻性电流出现负值,从而影响结果的准确性。对相间耦合电容干扰器进行准确测试,剔除其对测试结果的影响,可保证对避雷器状态的准确判断。采用屏蔽测试的方法,结合微电流测量技术和抗强干扰选频测量技术,可实现对三相避雷器相间耦合电容的准确测量,为排除避雷器的相间耦合电容干扰提供了准确的参考数据。