一、 阻性電流測(cè)試的必要性
氧化鋅避雷器(MOA)在正常運(yùn)行電壓下呈高絕緣特性,僅允許極小的全電流(Total Current,Ir)通過(guò)。全電流由兩部分構(gòu)成:
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容性電流(Ic):由 MOA 固有電容產(chǎn)生,相位超前電壓 90°,屬于無(wú)損電流,不會(huì)產(chǎn)生熱量。
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阻性電流(Ir):由氧化鋅閥片的非線性電阻特性產(chǎn)生,與電壓同相位或包含諧波分量,是產(chǎn)生熱損耗并導(dǎo)致閥片老化的根本原因。
MOA 閥片在長(zhǎng)期運(yùn)行電壓和過(guò)電壓沖擊下會(huì)逐漸老化,具體表現(xiàn)為阻性電流,尤其是阻性電流基波(Ir1p)和三次諧波分量顯著增大。因此,監(jiān)測(cè)阻性電流是判斷 MOA 健康狀況(是否受潮、老化、絕緣劣化)的最有效手段。
二、 氧化鋅避雷器阻性電流測(cè)試儀
氧化鋅避雷器阻性電流測(cè)試儀是一種精密儀器,可在在線或停電狀態(tài)下測(cè)量 MOA 全電流,并分離、提取阻性電流分量。該儀器無(wú)需斷開(kāi)避雷器與系統(tǒng)的連接,即可完成狀態(tài)診斷。
(一) 主要測(cè)試原理
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諧波分析法
原理:利用阻性電流富含奇次諧波(尤其是 3 次諧波)的特點(diǎn),通過(guò)測(cè)量 MOA 泄漏全電流和系統(tǒng)電壓,進(jìn)行傅里葉變換分析,計(jì)算阻性電流的基波和各次諧波分量。
優(yōu)點(diǎn):無(wú)需電壓互感器(PT)二次信號(hào),僅需將鉗形電流傳感器套在 MOA 接地引下線上即可完成測(cè)量,現(xiàn)場(chǎng)操作簡(jiǎn)便,是目前最常用的方法。
局限:系統(tǒng)電壓諧波較大時(shí),會(huì)影響測(cè)量精度。
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基波法(電壓參考法 / 相位法)
原理:同時(shí)采集 MOA 兩端的系統(tǒng)電壓信號(hào)(作為相位基準(zhǔn))和 MOA 泄漏全電流信號(hào),通過(guò)計(jì)算全電流與電壓基波的相位差(介損角 φ),利用三角函數(shù)關(guān)系 Ir = Ix * sinφ 分離阻性電流基波分量。
優(yōu)點(diǎn):抗干擾能力強(qiáng),測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確,適用于實(shí)驗(yàn)室或精度要求較高的場(chǎng)合。
局限:需要接入電壓參考信號(hào)(通常取自 PT 二次側(cè)),現(xiàn)場(chǎng)接線相對(duì)復(fù)雜。
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補(bǔ)償法
原理:通過(guò)硬件或軟件電路,抵消容性電流中與電壓相差 90° 的容性分量,直接得到阻性電流。該方法為早期模擬儀器的常用方法,目前已基本被數(shù)字諧波分析法和基波法取代。
(二) 核心診斷參數(shù)
先進(jìn)的氧化鋅避雷器阻性電流測(cè)試儀可提供以下核心參數(shù),用于 MOA 狀態(tài)診斷:
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全電流:泄漏電流的總有效值,屬于宏觀監(jiān)測(cè)指標(biāo)。
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阻性電流:總阻性電流的有效值,包含所有諧波分量。
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阻性電流基波峰值:最重要的診斷判據(jù),可直接、穩(wěn)定地反映閥片的非線性老化程度。
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容性電流:有助于分析全電流的構(gòu)成。
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功率損耗:由阻性電流產(chǎn)生,直接對(duì)應(yīng) MOA 的發(fā)熱量。
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運(yùn)行電壓及諧波:用于了解避雷器的工作條件。
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相位角:反映全電流中阻性成分的比例,角度越小,阻性成分占比越大。
(三) 現(xiàn)代儀器的先進(jìn)功能
現(xiàn)代氧化鋅避雷器阻性電流測(cè)試儀還具備以下先進(jìn)功能:
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專門的三次諧波電流分析功能,對(duì) MOA 內(nèi)部受潮情況極其敏感。
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數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與歷史趨勢(shì)對(duì)比功能,通過(guò)觀察參數(shù)發(fā)展變化趨勢(shì)進(jìn)行診斷,比單次測(cè)量的絕對(duì)值更具參考價(jià)值。
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強(qiáng)大的抗干擾能力,保證復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下的測(cè)量精度。
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無(wú)線同步技術(shù),有效解決長(zhǎng)距離取電壓信號(hào)的難題。