消除MOA阻性泄漏電流提取過程中相間雜散電容干擾問題研究

周廣平

(湖南省電力公司邵陽新邵電力局，湖南 新邵 422900)

消除MOA阻性泄漏電流提取過程中相間雜散電容干擾問題研究

周廣平

(湖南省電力公司邵陽新邵電力局，湖南 新邵 422900)

介紹了MOA的工作原理以及等效電路，分析了相間雜散電容干擾問題由來，并根據(jù)MOA泄漏電流的特點(diǎn)提出了一種消除相間雜散電容干擾的方法，并對(duì)該方法進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果表明，該方法能有效消除相間雜散電容干擾，并與目前現(xiàn)有的方法相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

避雷器;泄漏電流;相間雜散電容;阻性分量

1 引言

金屬氧化物避雷器(MOA)主要用于限制由操作過電壓或雷擊過電壓，是電力系統(tǒng)中抑制過電壓的重要元件，其對(duì)保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行起著十分重要的作用。由于MOA已經(jīng)沒有放電間隙，過壓、污穢、受潮等因素都會(huì)對(duì)MOA的工作性能造成損害，并進(jìn)一步直接危害電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行［1］。因此，對(duì)其工作性能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)具有非常重要的意義。目前主要通過監(jiān)測(cè)MOA的阻性泄漏電流來對(duì)其絕緣進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)［2］，然而變電站的電磁環(huán)境非常復(fù)雜，在提取阻性泄漏電流過程中會(huì)受到各種因素的干擾，其中棘手的問題之一是如何消除相間雜散電容的影響。

2 MOA等效電路及相間雜散電容干擾分析

2．1 MOA等效電路分析

MOA主要由非線性壓敏電阻閥片組成，是構(gòu)成電阻閥片的基本成分，期間還參有少量的Cr2O3、Bi2O3、CoD等其他的金屬氧化物。MOA的電阻率是隨著電壓的變化而變化，在正常工作及以下的電壓電壓等級(jí)下，其電阻率很高，泄漏電流很小，但是較高的電壓作用下其電阻率會(huì)突然下降，因此，MOA具有了優(yōu)良的非線性保護(hù)特性。另外，壓敏閥片中晶界層的相對(duì)介電常數(shù)介于500～2000之間，ZnO電阻閥片表現(xiàn)出了很大的電容量，因此運(yùn)行中流過ZnO閥片泄漏電流的主要成分為電容電流［1，2］。MOA在電力系統(tǒng)中的一般等效電路圖如圖1所示，泄漏電流向量圖如圖2所示［3］。

由圖1可知，MOA等效電路簡(jiǎn)圖可由一個(gè)電容和一個(gè)非線性電阻構(gòu)成，總泄漏電流是由容性電流和阻性電流組成。若是在正常工作電壓作用下，MOA在小電流區(qū)運(yùn)行，其泄漏電流一般僅0．2～2mA，阻性電流分量約占全泄露電流的5% ～10%［4］。若是MOA內(nèi)部閥片受潮或老化，其電阻特性產(chǎn)生就會(huì)發(fā)生變化，泄漏電流就會(huì)增加，而其中阻性分量增加的幅度很大。因此，現(xiàn)階段一般通過檢測(cè)阻性電流分量來診斷MOA的工作狀態(tài)［5］。

圖1 MOA等效電路圖

圖2 MOA泄漏電流向量圖

2．2 相間雜散電容干擾分析

圖3 相間雜散電容對(duì)阻性電流測(cè)量的影響

圖4為相間干擾各個(gè)參數(shù)向量圖，即

圖4 相間干擾各個(gè)參數(shù)向量圖

由此可知，由于雜散電容的作用，A相總泄漏電流的相位與單相運(yùn)行相比較時(shí)其相位角后移了一個(gè)角度，若采用將總泄露電流在阻性分量的投影來分解計(jì)算阻性電流，得到的數(shù)據(jù)將比實(shí)際情況偏大。同理，C相MOA由于受到B相的相間雜散電容的干擾情況與A相相似，只是電流相角與單相運(yùn)行相比較時(shí)向前移了一個(gè)相等的角度，所以測(cè)得的值要比實(shí)際值偏小。而B相避雷器在A相和C相之間，根據(jù)對(duì)稱原理，其阻性基波電流不發(fā)生變化［6－8］。

3 常用的消除相間雜散電容干擾方法與不足

3．1 常用消除相間雜散電容干擾的方法

目前常用的消除相間干擾的方式其思路總結(jié)起來為移相法，要么是為硬件電路移相，要么為軟件法來移相。文獻(xiàn)［6］提到了下述兩種方法，很具有代表性，即:

(1)硬件移相思路法

(2)軟件移相法

通過修正后，使得阻性電流的測(cè)量誤差大為減小。

3．2 現(xiàn)有方法的不足

硬件移相法需要硬件電路具有高精度的放大增益調(diào)節(jié)，同時(shí)變電站的電磁環(huán)境非常復(fù)雜，電氣量測(cè)量值受諸多因素影響，因此要完全消除相間電容的干擾是不可能的，只能得到一定的改善。

軟件移相法中要測(cè)量φ0的精準(zhǔn)值也是很難做到的，實(shí)際上IA≠I'A，IC≠I'C，因此也不能將相間電容引起

的誤差完全消除。

4 本文采用消除相間雜散電容影響的方法

圖5 考慮相間雜散電容影響的泄漏電流組成電路圖

圖6 本文所采用方法的原理框圖

4 仿真分析

本文在MATLAB仿真軟件中的Simulink仿真窗口中搭建了仿真模型，驗(yàn)證本方法的可行性，鑒相電路則通過“過零法”來測(cè)量?jī)蓚€(gè)模擬信號(hào)之間的相角差，進(jìn)而判定相間雜散電容是否完全剔除。仿真結(jié)果如下所示:

C相的仿真同理，此處不作詳細(xì)分析。

5 結(jié)論

以上的理論分析與仿真結(jié)果表明，通過向MOA泄漏電流中注入一個(gè)相位與相間雜散電容電流相反的電流，再由鑒相電路來判斷相間雜散電容電流是否完全剔除來消除想見雜散電容干擾的方法具有兩個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn):

(1)準(zhǔn)確度高

通過微機(jī)來對(duì)兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行鑒相具有較高的準(zhǔn)確度，因此大幅提高了阻性泄漏電流的測(cè)量精度。

(2)簡(jiǎn)單方便

與目前所用的硬件法比，本文所采用的方法無需變電站停電先測(cè)量MOA的幾個(gè)參數(shù)再與復(fù)電后各個(gè)參數(shù)進(jìn)行比較已確定偏差量，因此十分便捷。

總上述，本文采用的消除MOA相間雜散電容干擾的方法具有較好的實(shí)用價(jià)值。

［1］ 王葉坤．一種新型分布式氧化鋅避雷器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究［D］．廣西大學(xué)，2008:4－10．

［2］ 吳桂林．氧化鋅避雷器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究與系統(tǒng)設(shè)計(jì)［D］．武漢理工大學(xué)，2008:2－40．

［3］ 陳慶國(guó)，李喜平，李廣軍，等．基于GPRS的氧化鋅避雷器狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)［J］．電機(jī)與控制學(xué)報(bào)，2010，14(2):100 －101．

［4］ 鄧維，劉衛(wèi)東，傅志揚(yáng)，等．MOA泄漏電流網(wǎng)絡(luò)化在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)［J］．高電壓技術(shù)，2003，29(9):22 －23．

［5］ 李學(xué)林．配電網(wǎng)避雷器在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的研究［J］．山東大學(xué)，2010:1－3．

［6］ 王長(zhǎng)昌，李福祺，高勝友．電力設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)與故障診斷［M］．北京:清華大學(xué)出版社，2006:86－89．

［7］ 車文俊，林毅．運(yùn)行中金屬氧化物避雷器的故障診斷［J］．電力設(shè)備，2005，6(8):10 －11．

［8］ 廖振．金屬氧化物避雷器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究［D］．長(zhǎng)沙理工大學(xué)，2012:1－30．

ZHOU Guang-ping
(Xinshao Electric Power Bureau，Hunan Electric Pow Company，Xinshao 422900，China)

The paper presents MOA working principle and equivalert circuit and analyzes stray capacitance interference and interphase．According to MOA leakage current characteristic，amethod of cancelling interphase stray capacitauce interference．Themethod is simulated．The result shows that themethod can efficiently eliminate the stray capacitance interference of the interphase．It is of distinct improvement compared with themethod available．

arrester;leakage carrent;stray capacitance of interphase;dissipative component

TM862

B

1004－289X(2013)04－0025－04

Research on Stray Capacitance Interference Interphase during Cancelling MOA Dissipative Leakage Current

2013－02－19