消除MOA阻性泄漏电流提取过程中相间杂散电容干扰问题研究

周广平

(湖南省电力公司邵阳新邵电力局，湖南 新邵 422900)

消除MOA阻性泄漏电流提取过程中相间杂散电容干扰问题研究

周广平

(湖南省电力公司邵阳新邵电力局，湖南 新邵 422900)

介绍了MOA的工作原理以及等效电路，分析了相间杂散电容干扰问题由来，并根据MOA泄漏电流的特点提出了一种消除相间杂散电容干扰的方法，并对该方法进行了仿真，仿真结果表明，该方法能有效消除相间杂散电容干扰，并与目前现有的方法相比具有明显的优势。

避雷器;泄漏电流;相间杂散电容;阻性分量

1 引言

金属氧化物避雷器(MOA)主要用于限制由操作过电压或雷击过电压，是电力系统中抑制过电压的重要元件，其对保证电力系统安全稳定的运行起着十分重要的作用。由于MOA已经没有放电间隙，过压、污秽、受潮等因素都会对MOA的工作性能造成损害，并进一步直接危害电力系统的安全运行［1］。因此，对其工作性能进行实时监测具有非常重要的意义。目前主要通过监测MOA的阻性泄漏电流来对其绝缘进行在线监测［2］，然而变电站的电磁环境非常复杂，在提取阻性泄漏电流过程中会受到各种因素的干扰，其中棘手的问题之一是如何消除相间杂散电容的影响。

2 MOA等效电路及相间杂散电容干扰分析

2．1 MOA等效电路分析

MOA主要由非线性压敏电阻阀片组成，是构成电阻阀片的基本成分，期间还参有少量的Cr2O3、Bi2O3、CoD等其他的金属氧化物。MOA的电阻率是随着电压的变化而变化，在正常工作及以下的电压电压等级下，其电阻率很高，泄漏电流很小，但是较高的电压作用下其电阻率会突然下降，因此，MOA具有了优良的非线性保护特性。另外，压敏阀片中晶界层的相对介电常数介于500～2000之间，ZnO电阻阀片表现出了很大的电容量，因此运行中流过ZnO阀片泄漏电流的主要成分为电容电流［1，2］。MOA在电力系统中的一般等效电路图如图1所示，泄漏电流向量图如图2所示［3］。

由图1可知，MOA等效电路简图可由一个电容和一个非线性电阻构成，总泄漏电流是由容性电流和阻性电流组成。若是在正常工作电压作用下，MOA在小电流区运行，其泄漏电流一般仅0．2～2mA，阻性电流分量约占全泄露电流的5% ～10%［4］。若是MOA内部阀片受潮或老化，其电阻特性产生就会发生变化，泄漏电流就会增加，而其中阻性分量增加的幅度很大。因此，现阶段一般通过检测阻性电流分量来诊断MOA的工作状态［5］。

图1 MOA等效电路图

图2 MOA泄漏电流向量图

2．2 相间杂散电容干扰分析

图3 相间杂散电容对阻性电流测量的影响

图4为相间干扰各个参数向量图，即

图4 相间干扰各个参数向量图

由此可知，由于杂散电容的作用，A相总泄漏电流的相位与单相运行相比较时其相位角后移了一个角度，若采用将总泄露电流在阻性分量的投影来分解计算阻性电流，得到的数据将比实际情况偏大。同理，C相MOA由于受到B相的相间杂散电容的干扰情况与A相相似，只是电流相角与单相运行相比较时向前移了一个相等的角度，所以测得的值要比实际值偏小。而B相避雷器在A相和C相之间，根据对称原理，其阻性基波电流不发生变化［6－8］。

3 常用的消除相间杂散电容干扰方法与不足

3．1 常用消除相间杂散电容干扰的方法

目前常用的消除相间干扰的方式其思路总结起来为移相法，要么是为硬件电路移相，要么为软件法来移相。文献［6］提到了下述两种方法，很具有代表性，即:

(1)硬件移相思路法

(2)软件移相法

通过修正后，使得阻性电流的测量误差大为减小。

3．2 现有方法的不足

硬件移相法需要硬件电路具有高精度的放大增益调节，同时变电站的电磁环境非常复杂，电气量测量值受诸多因素影响，因此要完全消除相间电容的干扰是不可能的，只能得到一定的改善。

软件移相法中要测量φ0的精准值也是很难做到的，实际上IA≠I'A，IC≠I'C，因此也不能将相间电容引起

的误差完全消除。

4 本文采用消除相间杂散电容影响的方法

图5 考虑相间杂散电容影响的泄漏电流组成电路图

图6 本文所采用方法的原理框图

4 仿真分析

本文在MATLAB仿真软件中的Simulink仿真窗口中搭建了仿真模型，验证本方法的可行性，鉴相电路则通过“过零法”来测量两个模拟信号之间的相角差，进而判定相间杂散电容是否完全剔除。仿真结果如下所示:

C相的仿真同理，此处不作详细分析。

5 结论

以上的理论分析与仿真结果表明，通过向MOA泄漏电流中注入一个相位与相间杂散电容电流相反的电流，再由鉴相电路来判断相间杂散电容电流是否完全剔除来消除想见杂散电容干扰的方法具有两个明显的优点:

(1)准确度高

通过微机来对两个信号进行鉴相具有较高的准确度，因此大幅提高了阻性泄漏电流的测量精度。

(2)简单方便

与目前所用的硬件法比，本文所采用的方法无需变电站停电先测量MOA的几个参数再与复电后各个参数进行比较已确定偏差量，因此十分便捷。

总上述，本文采用的消除MOA相间杂散电容干扰的方法具有较好的实用价值。

［1］ 王叶坤．一种新型分布式氧化锌避雷器在线监测系统的研究［D］．广西大学，2008:4－10．

［2］ 吴桂林．氧化锌避雷器在线监测技术的研究与系统设计［D］．武汉理工大学，2008:2－40．

［3］ 陈庆国，李喜平，李广军，等．基于GPRS的氧化锌避雷器状态监测系统［J］．电机与控制学报，2010，14(2):100 －101．

［4］ 邓维，刘卫东，傅志扬，等．MOA泄漏电流网络化在线监测系统［J］．高电压技术，2003，29(9):22 －23．

［5］ 李学林．配电网避雷器在线监测设备的研究［J］．山东大学，2010:1－3．

［6］ 王长昌，李福祺，高胜友．电力设备的在线监测与故障诊断［M］．北京:清华大学出版社，2006:86－89．

［7］ 车文俊，林毅．运行中金属氧化物避雷器的故障诊断［J］．电力设备，2005，6(8):10 －11．

［8］ 廖振．金属氧化物避雷器在线监测系统研究［D］．长沙理工大学，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