氧化锌避雷器（MOA）的在线监测.pptVIP

氧化锌避雷器(MOA)的在线监测 西安交通大学电气学院 汲胜昌 2004.12 本讲内容提要 在线监测MOA的意义 MOA避雷器的基本结构、等值电路及工作机理 目前在线监测MOA的方法，包括原理、接线及各自的优缺点。 在线监测MOA的意义 随着氧化锌避雷器在电力系统广泛地应用，大大地提高了电力系统的安全性。产生了巨大的经济效益。经过现场的运行表明：由于目前采用的氧化锌避雷器大多不带有任何间隙, 这样氧化锌阀片长期直接承受工频电压, 运行期间总有电流流过阀片, 另外再加上冲击电压及内部受潮等因素的作用，会引起避雷器阀片老化、阻性泄漏电流增加和功耗加剧, 导致避雷器阀片温度升高直至发生热崩溃, 从而引发电力系统事故。因此，对氧化锌避雷器的阻性泄漏电流进行长期的在线监测是保证其安全运行的重要手段。 MOA阀片的基本结构 MOA 阀片的主要成分是ZnO，还掺有Bi2O3、Co2O3、MnO2、Sb2O3 等其它金属氧化物。这种阀片具有极好的非线性保护特性。由于其晶界层的相对介电常数可达500～2000，使阀片具有相当大的电容量，在运行中流过阀片的电流主要是电容电流。 Zno电阻片的等值电路 目前氧化锌避雷器的监测方法 总泄漏电流法 零序电流法（阻性电流三次谐波法） 常规补偿法 基波法 监测总泄漏电流I x 由于MOA的泄漏电流的容性分量基本不变,因此可以简单地认为其总电流I x 的增加能在一定程度上反映其阻性分量电流的增长情况,测量总泄漏电流可以在避雷器放电记录器两端并联微安表(见图) ,流过微安表的电流约为避雷器的总泄漏电流。 监测总泄漏电流的优缺点 质量好的MOA，早期的事故较少，要有问题往往是受潮等引起的，这时以在线监测通过MOA的全电流的方法最为简便。一般认为当全电流比过去增加1～2倍时，MOA已达到危险的边缘。 但全电流法对于发现MOA的早期老化很不灵敏。因为早期老化反映在阻性电流的显著增大，而由于阻性电流在全电流中只占很小的比例，因此测量全电流时变化并不会很明显。 监测阻性电流三次谐波分量的零序电流法 三相MOA，通常都是相同型号且同批生产的。各项性能应当基本一致。 如果三相电压平衡、不含谐波分量，且三相MOA的电容及非线性电阻相同，三相电流中的基波分量互相抵消，接地线中只剩下三次谐波零序电流I0 ，它等于各相三次谐波阻性电流之和，即I0 = 3 Ir3 。三次谐波阻性电流随阻性电流的增加而增加,并且总的阻性电流与三次谐波分量之间成一定的比例关系。在线检测中，MOA 正常工作时的I r3数值较小，当一相或者三相避雷器出现问题时，三相电流不平衡, I0 增大，且含有基波成份,因此能发现故障。 零序电流法的优缺点 此方法简便，缺点是I0 有变化时不易判断出是那一相出现异常。另外，系统电压中若含有谐波分量，则电容电流也将含有三次谐波Ir3 ，与Ir3叠加后将使测量到的I0比实际阻性电流的三次谐波分量增大很多，造成错觉。 补偿法 补偿法的优点 采用上述原理进行接线，对MOA进行在线监测比较方便实用，因为它是采用CT取样的，不必断开原有接地线，而且不需要人工调节，自动补偿，能够直读IR和P。 补偿法的缺点 基波法 基波法的缺点 采用阻容分压原理的电场探头提取补偿信号 仍然无法补偿掉电网电压谐波对MOA阻性电流谐波成分的影响。 其它相关问题简单介绍 污秽、湿度、降雨等的影响 基于温度测量的在线监测技术 Thanks！ 采用阻容分压原理的电场探头提取补偿信号——缺点 模拟计算，结果表明当含1.5%的三次谐波时，引起的阻性电流各项值的最大变化为：平均值变化1.26%、峰值变化5.1%、有效值变化2.8%；当含5%的三次谐波时，引起的各项值的最大变化为：平均值变化23.8%、峰值变化22.6%、有效值变化21.9%；这显然会对MOA劣化的判断造成一定的困难，甚至是误判。 国标中规定标称电压为0.38kV时，奇次谐波含有率4.0%；标称电压为110kV以上时，奇次谐波含有率1%。因此，在较高的电压等级（110kV以上）下，谐波含量较小，对测量的影响较小。 * * 中轴线 均压环（与高压端相连） 金属塔 地面 法兰 节单元：由内向外依次为绝缘杆、ZnO阀片、SF6气体、瓷套 MOA避雷器总体结构图 高压端 MOA避雷器实物图 MOA阀片的微观结构 1-ZnO晶粒 2-晶界层 3-尖晶石晶粒 Zno阀片的等值电路 Rc—Zno晶粒本体的电阻 C—晶界层的固有电容 R—晶界层的电阻 1）在正常运行电压下, ZnO 阀片工作在其线性区a1时,一般只有数十μA 的微小电流通过电阻R (常称为阻性电流分量) ,而通过阀片电容C 的电流Ic 则在几百