避雷器阻性电流测试自动边补为负值的原因分析

2014-03-13高振府许向纯

河北水利电力学院学报 2014年4期

关键词：阻性角为负值

高振府，许向纯

（国网河北省电力公司沧州供电分公司，河北沧州 061000）

在电力系统中，避雷器对维持系统稳定运行有着重要作用，氧化锌避雷器（MOA）与传统的避雷器相比，具有体积小、造价低、保护性能好、非线性特性好、无续流、流通量大等优点，被广泛应用于过电压保护。

1 氧化锌避雷器阻性电流测试原理

1.1 阻性电流测试的意义

在正常运行时，通过氧化锌避雷器的泄漏电流主要有阻性电流和容性电流。其中，阻性电流占很小一部分（大约10%～20%）。但是当氧化锌避雷器存在受潮、劣化、内部元件损坏等问题时，总的泄漏电流变化不大，但是阻性电流却会明显增加。因此，检测氧化锌避雷器的阻性电流是判断其状态是否良好的重要手段［1－2］。

1.2 相间干扰产生的原理

图1 相间干扰示意图

当前比较先进的氧化锌避雷器泄漏电流测试仪（济南泛华、苏州海沃等公司产品），已经可以做到三相避雷器同时测量，与老式的测试仪相比，简化了操作过程，节约了工作时间，并在精度上有了很大提高。但是三相同时测量时，A，C两相避雷器的测试结果会受到中间B相杂散电容的干扰，从而影响A，C相的测试结果，如图1所示。

1.3 边相补偿角的作用

由于相间杂散电容干扰的作用，A相电流的相位角会偏小Δφa，C相电流的相位角会偏大Δφc，这样就会给测试结果带来误差。为了消除这一干扰，实际测试过程中必须要进行相位补偿，即A相电流相位角要增加Δφa，C相电流要减少Δφc［3－5］。在应用较为广泛的算法中，一般认为Δφa＝Δφc，因此，可以得到相位补偿角的计算公式，如式（1）所示。

式中，φca为C相避雷器电流相位角与A相避雷器电流相位角的差值。

2 自动边相补偿角为负值的原因及对策

由图1可以看出，正常情况下，相位补偿角为正值。但是在实际阻性电流测试过程中，测试仪有时候会出现自动相位补偿角为负值的情况。一旦出现这种情况，就证明测试结果已经出现了偏差，不能真实反应设备状态。产生这种情况的原因主要有三种，下面分别对其进行分析。

2.1 强电磁场干扰

测试设备周围存在距离较近且无可靠隔离措施的其他运行设备，产生强电磁场干扰，可以直接影响阻性电流测试仪，使测试结果产生错误，无法正常工作；也可以影响避雷器泄漏电流的相位，间接干扰测试结果。

解决方法：对这种强大电磁场的干扰情况比较少见，很难采取有效措施消除，即使增加临时的隔离措施，也要耗费大量工作时间，降低工作效率，并且难以保证实际效果。因此，可以待干扰设备停止运行后，再对待测设备进行测试，以避开强电磁场干扰。

2.2 测试线连接错误

阻性电流测试仪的测试接线如图2所示。正常情况下，电流输入线应按照黄、绿、红的顺序，对应连接在A，B，C三相避雷器上。如果由于某种原因，将电流输入线的相别接入错误，比如将A，C相接线接反，就会导致式（1）中的φca变为φac，从正角度变为负角度。按照式（1）中的描述，相位补偿角Δφa和Δφc就会变为负角度。这种情况下，相位补偿角为一很大的负值，特征较为明显，很容易识别。

解决方法：这种情况主要是由被测设备的相色不明显或者测试人员操作不熟练造成的。一旦发现这种问题以后，应立即停止测试，核对并纠正接线错误以后，重新开始测试。

图2 阻性电流测试仪接线图

2.3 系统不对称运行

如图2所示，阻性电流测试仪从TV端子箱取母线的B相电压作为基准电压，然后利用A，C相母线电压的对称性，将B相电压的相位角减少120°得到A相电压相位角，将B相电压相位角增加120°得到C相电压相位角。故测试仪计算使用的A，C相电压并非系统的实际运行电压。系统在实际运行中的各相电压并不是绝对对称，各相电压的相位角差值非严格的120°，而是在允许范围内的近似120°。这样C相电压与A相电压的实际相位差φca便有可能略小于120°。此时，按照式（1）的计算方法，得到的相位补偿角便有可能是负值。

解决方法：这种情况多出现在GIS（组合电器）变电站设备。GIS变电站中的相间隔离效果好，B相避雷器对A，C两相的杂散电容干扰作用比较小，再加上系统不对称运行的影响，就会造成这一情况。这种情况下，相位补偿角的绝对值一般较小，对测试结果的影响也很小。因为系统不对称的情况无法主动消除，且影响相对较小，如果是对精度要求不是很高的普通测试，可以对其忽略不计。如果是精确测试，则应观察系统运行监控系统，待系统不对称程度相对较小的情况下进行测试。

3 实例分析

3.1 实例1

2012年夏季带电测试中，使用泛华－AI6106阻性电流测试仪在双楼站测试211－4避雷器阻性电流时，出现自动补偿角为负值的情况，且数值很大。根据补偿角的特征，初步认定为接线错误，经过仔细检查接线后，发现电流输入线A，C两相接反。更正接线错误后，重新启动仪器测量，自动补偿角恢复正常。

3.2 实例2

2012年夏季带电测试中，泛华－AI6106阻性电流测试仪在狮城站测试111－4时，出现自动补偿角为负值的情况，且数值较小。由于补偿角数值较小，初步排除了接线错误的可能。狮城站为室内GIS站，设备的绝缘和屏蔽效果良好，进一步排除了强电磁场干扰的可能。此时观察仪器显示的母线电压相位角，存在较大的不对称情况，因此判定为系统三相不对称运行导致自动补偿角为负值。待系统不对称程度较弱时重新进行测量，发现自动补偿角恢复正常。