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避雷器在线监测仪的研制

来源:登瑞电气    发布于:2013-10-14 8:47:03    点击:123    品牌:登瑞电气    【进入产品中心

避雷器在线监测仪的研制
氧化锌避雷器在正常工作电压下的等值电阻非常大,泄漏电流数量级为微安培;当雷电过电压作用时,氧化锌避雷器伏安特性的非线性使其等值电阻变得很小,可通过数千安培的冲击电流(标称放电电流5 kA)。另外,氧化锌避雷器安装位置大多在户外,要遭受日晒雨淋。因此,对氧化锌避雷器泄漏电流的在线监测装置必须满足以下基本要求:
(1)能够监测微安培数量级的小电流。
(2)氧化锌避雷器在雷电过电压作用下动作时,避雷器在线监测仪不应被冲击大电流损坏。
(3) 避雷器在线监测仪密封良好,不受环境影响,读取监测数据方便。
按上述要求,研制的氧化锌避雷器泄漏电流在线监测器原理电路,其中MOV是非线性良好、响应极快的氧化锌电阻,L是小电感,CT是高灵敏的电流互感器,A是放大器,B是显示电路和指示表。在正常的50 Hz电压作用下,小电感L呈现的感抗 =2.r@L=314L(Q),由于设计的L数值非常小,xl,与氧化锌避雷器和MOV的等值电阻相比,可以忽略不计,因此,氧化锌避雷器回路中尽管加入了MOV和L元件,但并不阻碍氧化锌避雷器对地的泄漏电流,不会影响氧化锌避雷器的正常工作。在27.5 kV工作电压下,氧化锌避雷器的微安数量级泄漏电流由高灵敏的电流互感器CT获取,经过放大器A进行放大,*后显示电路和指示表B给出氧化锌避雷器的泄漏电流数值。
当雷电过电压作用于氧化锌避雷器时,流过氧化锌避雷器的电流波形为冲击波。根据IEC和国标规定:通过避雷器的雷电流标准波形为4/10 gs,即波头长度为4 s,波长(从0到波幅下降至0.5倍波幅的长度)为10 s。对雷电流f(D波形采用正弦波形进行等值频率计算,如图3所示,则雷电流的等值频率:
1 1 .厂=二=— —一≈6.25×l0 Hz
(2)7 4×4 s式中, 为等效周期,数值等于4倍波头长度。雷电冲击波的等值频率计算原理图从式(2)可见, 雷电流的等值频率高达
6.25~104 Hz,是50 Hz工作电源频率的1 250倍。换句话说,当雷电流通过氧化锌避雷器时,避雷器在线监测仪中的小电感L表现出的感抗是在50 Hz工作电压下的感抗的1 250倍,且电感L呈现的反电动势使MOV 电阻迅速降为0,所以,通过氧化锌避雷器的雷电流几乎全部经MOV入地,从而保护了避雷器在线监测器中的L、CT、A等器件不受雷电冲击损坏。
4 氧化锌避雷器监控阀值的确定铁道部规程第五章“检修范围和标准”的第109条和第1 10条指出:避雷器小修是清扫瓷套、检查构架牢固等内容,大修是更新不合标准的避雷器、整修基础、构架和接地装置等;第七章“试验”中第154条列出了氧化锌避雷器带电检测项目“运行电压下的交流泄漏电流”,规定测试周期:
① 新投运的110 kV级及以上者,投运3个月后测量1次运行电压下的交流泄漏电流,以后每半年测量1次,运行1年后,每年雷雨季节前测量1次;
② 必要时进行测试。关于氧化锌避雷器在“运行电压下的交流泄漏电流”要求是:测量值与初始值比较,有明显变化时应加强监测。电力行业规程L3】关于氧化锌避雷器在运行电压下的交流泄漏电流也是同样规定的。
无论是铁道部规程,或是电力行业规程,关于110 kV等级氧化锌避雷器在运行电压下交流泄漏电流的判别都是比较测量值与初始值,看二者有无明显变化;而且关于27.5 kV等级氧化锌避雷器的检测项目、周期和判别标准是空白。对规程中的监控标准“明显”程度的理解,在实际运行管理中存在不同的尺度,这给供电段的技术管理操作带来了困难。另一方面,两路进线的牵引变电所110 kV等级的避雷器通常只有6台,只占牵引变电所中总避雷器数量的一小部分。根据供电段多年的运行情况表明:变电所中劣化退役、击穿爆炸的避雷器几乎都是27.5 kV等级的。因此,加强对牵引供电系统中27.5 kV避雷器的监测,研究27.5 kV等级氧化锌避雷器的运行监控标准,对保证牵引供电的安全十分必要。为了探索27.5 kV等级氧化锌避雷器在运行管理中可操作的标准值(或称阀值),专门对供电系统27.5 kV的氧化锌避雷器 进行了试验研究,先后对21台新氧化锌避雷器和47台运行中氧化锌避雷器以及16台预防试验中不合格的退役氧化锌避雷器进行了测试。
正常运行中绝大部分氧化锌避雷器的泄漏电流在200~500 。根据这一检测结果,结合供电段技术管理实际情况,制定出州供电段27.5 kV级氧化锌避雷器运行监控暂行标准,具体监控阀值和周期如下:
(1)运行中氧化锌避雷器的泄漏电流范围在3o0~500 时,氧化锌避雷器工作状态正常。
(2)运行中氧化锌避雷器的泄漏电流范围在500~1 000 LLA时,氧化锌避雷器性能开始劣化,应尽快安排停电检测。
(3)运行中氧化锌避雷器的泄漏电流范围在1 000~1 500 LLA时,氧化锌避雷器性能严重劣化,一般情况下要退出运行。如果因某些原因暂时不能退出的这类氧化锌避雷器,应重点加强监督。
(4)运行中氧化锌避雷器的总泄漏电流超过1 5o0~2 000 时,可认为工作性能完全变坏,应立即进行更换和检修。
(5)对没有安装避雷器在线监测仪的氧化锌避雷器,在新投运后的3个月内,每月测量1次运行电压下的泄漏电流,运行半年后再测量1次,然后,按部颁规程每年雷雨季节前测量1次。
(6)对安装了避雷器在线监测仪的氧化锌避雷器,每天记录1次运行电压下的泄漏电流,发现异常,立即报告,及时处理。
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