電網(wǎng)中氧化鋅避雷器的安全性分析

電網(wǎng)中氧化鋅避雷器的安全性分析

氧化鋁避雷器近年來，勝利油田沿海地區(qū)的電網(wǎng)不斷變化。其中,氧化鋅避雷器以其優(yōu)越的性能替代原有避雷器已成為大勢所趨。氧化鋅避雷器由于具有通流能力大、耐重復(fù)動作性能強、無續(xù)流、動作負載輕、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點,已成為目前電力系統(tǒng)中性能最好且發(fā)展最快的過電壓保護裝置。本文就氧化鋅避雷器的優(yōu)點及其在實際應(yīng)用中存在的問題做如下分析,并提出通過氧化鋅避雷器在線監(jiān)測的方法對其絕緣狀態(tài)進行實時監(jiān)測的解決方案。1、避雷器的保護在電力系統(tǒng)運行中,由于種種原因,系統(tǒng)中某部分的電壓值大大超過設(shè)備的正常運行電壓從而形成過電壓。根據(jù)過電壓產(chǎn)生原因和作用機理,通常將過電壓分為內(nèi)部過電壓和外部過電壓。內(nèi)部過電壓是由內(nèi)部運行方式發(fā)生改變而引起的過電壓,包括暫態(tài)過電壓、諧振過電壓和操作過電壓;外部過電壓主要是指雷電過電壓,即電力系統(tǒng)內(nèi)的電氣設(shè)備及建筑遭受雷電直擊或雷電感應(yīng)時而產(chǎn)生的過電壓。電力系統(tǒng)過電壓會造成設(shè)備絕緣損壞以及長時間的停電,危及到人身及財產(chǎn)安全。因此對過電壓故障必須重視,采取各種措施來限制和預(yù)防過電壓。電力系統(tǒng)中采用避雷器進行過電壓保護。避雷器不僅適用于雷電過電壓,而且對工頻過電壓、諧振過電壓和操作過電壓也能夠起到很好的保護作用。在避雷器發(fā)展過程中,經(jīng)歷了保護間隙、管型避雷器、閥型避雷器三個階段,而目前閥型避雷器中應(yīng)用最廣泛的當(dāng)屬氧化鋅避雷器。氧化鋅避雷器的優(yōu)點主要有以下幾個方面:氧化鋅避雷器的保護動作不會出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象,只是隨著閥片的“導(dǎo)通”和“關(guān)斷”起到良好的過電壓保護作用,因此氧化鋅避雷器對電力系統(tǒng)不存在安全影響;串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器由氧化鋅閥片組與間隙串聯(lián)而成,結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定的并聯(lián)電阻減輕了閥片的負擔(dān),從而使其電壓耐受性良好,不存在自身過電壓的問題;氧化鋅避雷器保護動作只泄放雷電流,雷電流泄放(小于100μs)完畢,立即恢復(fù)到可進行再次動作的狀態(tài),故氧化鋅避雷器具有連續(xù)雷電沖擊保護能力;氧化鋅避雷器的使用壽命相對較長,一般可達到20年以上,而普通避雷器的壽命在10年左右,甚至更低。2、異常運行條件根據(jù)對濱海地區(qū)電網(wǎng)中氧化鋅避雷器多年預(yù)防性檢修試驗中記錄的數(shù)據(jù)以及各種故障現(xiàn)象的分析,氧化鋅避雷器在運行過程中會產(chǎn)生如下劣化現(xiàn)象:無間隙氧化鋅避雷器由于其長期承受工頻電壓的作用,會有泄漏電流不斷流過其電阻片,使電阻片發(fā)熱而老化;因結(jié)構(gòu)不良導(dǎo)致密封不嚴(yán)或處于濕度較大的地區(qū)等原因,使閥片在運行中受潮導(dǎo)致劣化;避雷器大多在露天運行,當(dāng)受到污穢或霧氣作用時,外部瓷套上的電位就會分布不均勻,內(nèi)部電阻片與外部瓷套間就會產(chǎn)生較大的徑向電位差,產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象,電流過大,可能會燒壞整個避雷器,異常運行條件及其他原因也會引起避雷器的事故。由于氧化鋅避雷器存在上述劣化現(xiàn)象,同時在電力系統(tǒng)實際應(yīng)用中預(yù)防性檢修試驗存在諸多缺陷,有必要對氧化鋅避雷器的絕緣狀態(tài)進行實時在線監(jiān)測。3、moa劣化對moa阻性泄漏電流和容性泄漏電流的影響氧化鋅避雷器可簡化為非線性電阻和線性電容相并聯(lián)的模型,在運行電壓作用下,總的泄漏電流包括阻性泄漏電流和容性泄漏電流,其中阻性泄漏電流是引起MOA劣化的主要原因,從全電流中正確地分離出各次諧波阻性電流是在線監(jiān)測技術(shù)的重要環(huán)節(jié)。目前,國內(nèi)檢測阻性電流的方法有:全電流法、補償法、諧波分析法。3.1諧波分析法及其改進全電流法檢測的靈敏度很低,只有在嚴(yán)重受潮、老化或絕緣顯著惡化的情況下才能表現(xiàn)出明顯變化。補償法由于其自身的模擬電路設(shè)計而在實際應(yīng)用中受到一些因素的影響,如現(xiàn)場相間耦合電容電流的干擾、MOA中非線性電阻元件的交流伏安特性的滯迴現(xiàn)象、系統(tǒng)中高次諧波影響等,因此對硬件的要求較高?；ǚā⑷沃C波法以及各次諧波分析法統(tǒng)稱為諧波分析法?；ǚ梢詸z測阻性電流基波分量的變化,但阻性電流高次諧波分量在一些情況下也能靈敏地反映MOA的狀態(tài),而阻性電流高次諧波是受電網(wǎng)電壓諧波影響的,從這一角度看基波法存在缺陷。三次諧波法將全電流通過帶通濾波器,濾出三次諧波分量,再經(jīng)放大器檢出三次諧波分量的峰值,這種方法可以免除對電壓互感器的依賴,但也存在一些問題:不同的MOA,的關(guān)系是不一樣的;阻性電流三次諧波分量無法反應(yīng)MOA的受潮及污穢狀況,而潮氣和污穢都是造成MOA故障的主要因素;電網(wǎng)電壓有諧波成分時,三次諧波電壓的存在將使MOA產(chǎn)生阻性電流三次諧波分量,會造成很大的誤差。各次諧波分析法是基波法和三次諧波法的綜合,目前主要采用這種方法進行阻性電流的檢測。另外,諧波分析法要求對電壓電流信號同步采樣,一周波內(nèi)保持固定的采樣點數(shù),這對設(shè)計合理的硬件及算法提出了更高的要求。利用軟件編程對各次諧波分析法檢測到的阻性電流進行實時分析,進而判斷氧化鋅避雷器的絕緣狀態(tài)。3.2抗擾設(shè)計及傳輸過程監(jiān)控氧化鋅避雷器總的泄露電流是微安級的小電流信號,因此檢測過程中存在很多干擾因素:電網(wǎng)諧波電壓的影響,電網(wǎng)頻率的波動,現(xiàn)場相間耦合電容電流的干擾,傳感器的精度,環(huán)境溫度的影響,信號傳輸過程中存在的電磁干擾等因素都會對微小信號的傳輸及處理帶來很大的影響。微弱小信號的提取應(yīng)選用準(zhǔn)確度較高的傳感器,建議使用高靈敏度的零磁通電流傳感器。傳輸過程中采用必要的抗干擾措施,并設(shè)計合理的信號調(diào)理電路,同時分析各干擾因素對測試結(jié)果的影響,軟件編程設(shè)計合理的算法對各影響因素進行補償,從而得到更為準(zhǔn)確的測量結(jié)果。通過上述解決方案,可以在電氣設(shè)備的運行過程中及時發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷和事故隱患;對老舊設(shè)備進行在線監(jiān)測可以隨時跟蹤其運行情況,發(fā)現(xiàn)問題及時更換,將設(shè)備的壽命發(fā)揮到最大值;在線監(jiān)測并對設(shè)備的狀況進行實時分析替代傳統(tǒng)的預(yù)防性試驗,減少了停電時間。4、設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)的意義氧化鋅避雷器以其優(yōu)越的性能在電力系統(tǒng)過電壓保護中得到了廣泛的應(yīng)用,并將取代傳統(tǒng)的避雷器。因此,氧化鋅避雷器在運行過程中的安全運行已經(jīng)成為目前電力系統(tǒng)安全運行中的一個重要課題。電氣設(shè)備絕緣在線監(jiān)測技術(shù)是一種在運行電壓下對高壓設(shè)備絕緣狀況進行在線監(jiān)測的方法,可以大大提