交流无间隙金属氧化物避雷器状态带电检测结果修正方法与流程

本发明属于电气工程领域，涉及交流无间隙金属氧化物避雷器状态带电检测技术，尤其是涉及一种交流无间隙金属氧化物避雷器状态带电检测结果修正方法。

背景技术：

无间隙金属氧化物避雷器(MOA)是电力系统设备的重要保护防线，其运行状态的好坏直接影响保护效果和运行可靠性。带电检测是检验MOA运行状态的重要手段。然而，随着MOA制造技术的改进、电阻片配方工艺的调整，MOA的状态参量特性有了明显变化，传统的MOA的状态检测方法不能保障检测的有效性和正确性。运行中的多个超高压电站检测结果表示，避雷器特征参量的变化并不能直观反映出故障及事故的发生，检测人员有时也无法根据现有的检测数据对MOA状态给出有效、准确的判断，甚至可能作出误判耗费人力物力停电检测影响正常运行。在交流特高压MOA现场交接试验中，不同环境下同一台MOA测量出的泄漏电流差异很大，另外，在特高压MOA带电检测中，某些泄漏电流和阻性电流均超过运行规程的MOA，在随后的返厂全面试验中并未发现任何问题。这对特高压MOA带电检测的有效性和故障判据的适应性提出了质疑。因此需要进一步深入研究状态特征参量特性和检测数据的科学处理方法，提高避雷器带电检测判断的精准度。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种提高带电检测结果有效性和准确性的交流无间隙金属氧化物避雷器状态带电检测结果修正方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种交流无间隙金属氧化物避雷器状态带电检测结果修正方法，包括以下步骤：

1)获取交流无间隙金属氧化物避雷器状态带电检测获得的避雷器特征参量；

2)考虑外部影响因素对所述避雷器特征参量进行修正，所述外部影响因素包括避雷器外绝缘表面污秽状态和避雷器本体温度。

所述避雷器特征参量包括避雷器的持续运行电流、阻性基波电流和阻性三次谐波电流。

所述步骤2)具体为：

201)考虑避雷器外绝缘表面污秽状态对所述避雷器特征参量进行污秽状态修正，获得第一修正特征参量；

202)考虑避雷器本体温度对所述第一修正特征参量进行温度修正，获得最终修正特征参量。

所述污秽状态修正具体为：

a)根据避雷器所处地区的污秽程度和试验当时空气的相对湿度获得避雷器外绝缘表面污秽度：

SD＝E×H

式中，SD为避雷器外绝缘表面污秽度，E为根据避雷器所处地区的污秽程度获得的等值盐密，H为试验当时空气的相对湿度；

b)根据获得的避雷器外绝缘表面污秽度获得修正后的第一修正特征参量：

I_a＝I₀-k×SD

式中，I_a为修正后的第一修正特征参量，I₀为带电检测中得到的避雷器特征参量，k为与特征参量对应的污秽状态影响增长率。

所述温度修正具体为：根据历史数据拟合避雷器本体温度对各避雷器特征参量的影响曲线，依据所述影响曲线对第一修正特征参量进行修正，得到标准温度下的最终修正特征参量。

所述避雷器本体温度通过避雷器红外测温方式获得。

所述避雷器为特高压避雷器。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)本发明排除了外部因素对带电检测结果的影响，可大大提高无间隙金属氧化物避雷器带电检测的有效性和准确性，提高避雷器带电检测判断的精准度。

2)本发明主要考虑了避雷器外绝缘表面污秽状态和避雷器本体温度等外部因素，修正方法简便、可靠。

3)本发明在进行污秽状态修正时，根据避雷器所在污区设定相应的等值盐密，修正更为简便。

附图说明

图1为持续电流随温度变化曲线示意图；

图2为阻性电流基波分量随温度变化曲线示意图；

图3为阻性电流三次谐波分量随温度变化曲线示意图；

图4为本发明修正方法的实现流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本发明提供一种交流无间隙金属氧化物避雷器状态带电检测结果修正方法，包括以下步骤：1)获取交流无间隙金属氧化物避雷器状态带电检测获得的避雷器特征参量，包括避雷器的持续运行电流、阻性基波电流和阻性三次谐波电流；2)考虑外部影响因素对所述避雷器特征参量进行修正。

在交流工频持续运行电压下，流过氧化锌电阻片的持续电流I_x由阻性电流I_R和容性电流I_C组成，由于阻性阻抗具有非线性，所以阻性电流I_R呈非正弦波形，含有基波、三次、五次及更高次谐波分量，主要以基波和三次谐波电流为主。而容性分量的等效电容C随电压变化其电容值变化不大，在电压变化范围不大时，等效电容近似为一常数值。因此容性电流I_C和母线电压U_x波形一致。在上述电流分量中，阻性电流会造成有功损耗，导致阀片的发热老化，但由于在交流工频持续运行电压下阻性电流仅占总泄漏电流的10％～20％，所以工作状态下氧化锌避雷器电阻片发热功耗很低。但是随着氧化锌电阻片承载各种负荷的不同，电气特性的劣化特性不同，上述电流分量的变化表象显著不同。当避雷器电气性能出现劣化时，总体表现是阻性电流增大，容性电流基本不变，由于阻性电流占比过小，所以持续电流变化不灵敏。

试验研究表明，氧化锌电阻片等值阻抗具有明显的负温度系数特性，泄漏电流对温度非常敏感。随着温度的上升，氧化锌电阻片中各个电流分量增长得越来越快，阻性电流成倍增长，当MOA发热高于散热时，会导致氧化锌电阻片温度越来越高，阻性电流持续增长，呈现正反馈效应，最终导致氧化锌电阻片过热损坏。

由试验结果可知，MOA外绝缘状态对避雷器的特征参量的影响主要体现在阻性电流基波分量上。在90％荷电率下MOA外绝缘表面附着的污秽等值盐密浓度为0.06mg/cm²时的特征参量与清洁状态时相比：避雷器持续电流增大18％，阻性电流基波增大50.6％，阻性电流三次谐波增大32.4％。

MOA荷电率从70％变化到90％，避雷器持续电流增大约25％～50％；阻性电流基波分量从50μA～100μA增大到200μA～350μA，约增大1到3倍；阻性电流三次谐波分量从10μA～15μA增大到60μA～150μA，约增大5到10倍。可以看出避雷器运行荷电率对避雷器的阻性基波分量和三次谐波分量影响都很大。

根据上述描述，本发明的外部因素选取了避雷器外绝缘表面污秽状态、运行荷电率和避雷器本体温度三个。

本发明首先需要对各外部因素对特征参量的影响进行量化：

1、避雷器外绝缘表面污秽状态

根据研究结果，避雷器的持续运行电流、阻性基波电流、阻性三次谐波电流均随着外表面附着的污秽盐密的增大而线性增大。以厂家A的避雷器为例，持续运行电流的增长率k_x约为6mA/(mg/cm²)，阻性基波电流的增长率k_r1约为1.5mA/(mg/cm²)，阻性三次谐波电流的增长率k_r3约为0.1mA/(mg/cm²)。在避雷器实际运行中，外绝缘表面污秽度由避雷器所处地区的污秽程度和试验当时空气的相对湿度决定。

目前，电力行业标准DL/T 374-2010规定，污区等级分为ABCDE五个等级。为了提高本发明的可实施性，本发明根据避雷器所在污区设定相应的等值盐密，单位mg/cm²，等值盐密与当时空气的相对湿度的乘积即为该避雷器外绝缘表面污秽度(SD)。

修正后的避雷器电流可按照下式进行计算：

持续电流：I_a.x＝I_0.x-k_x×SD

阻性基波电流：I_a.r1＝I_0.r1-k_r1×SD

阻性三次谐波电流：I_a.r3＝I_0.r3-k_r3×SD

式中，I_0.x、I_0.r1、I_0.r3分别为本次带电检测中得到的避雷器原始持续电流、阻性电流基波分量、阻性电流三次谐波分量，单位为mA；I_a.x、I_a.r1、I_a.r3分别为避雷器表面绝缘污秽度修正后的持续电流、阻性电流基波分量、阻性电流三次谐波分量，单位为mA，为面洁净情况下的电流值；SD为避雷器外绝缘表面污秽度，数值上等于避雷器所处污区的等值盐密与空气相对湿度的乘积。

2、运行荷电率

在避雷器带电检测中，主要利用目的避雷器特征参量开展纵向分析和具有相似运行环境的特别是ABC三相避雷器开展横向分析。避雷器自投运以后，其荷电率主要取决于系统运行电压。根据运行经验，同一变电站的运行电压的波动较小，对避雷器荷电率影响很小，对避雷器的特征参量的影响有限，因此本发明中对避雷器的荷电率不进行修正。

3、避雷器本体温度

运行中，避雷器本体温度受运行负荷、日照、环境温度和热散逸特性的影响，其波动范围甚广，温度的变化对避雷器特征参量的影响很大，且呈非线性。对于带电检测数据的温度修正方法是根据试验研究结果，拟合温度对各特征参量的影响曲线。依据拟合曲线对检测数据进行修正。避雷器内部温度和外部温度的差异，可结合现场对避雷器红外测温结果，推测获得避雷器内部温度。不同荷电率的避雷器特征参量随温度的变化曲线如图1-图3所示。

如图4所示为本方法的流程示意图，通过本方法，可得到标准温度下持续运行电流、阻性电流基波分量和阻性电流三次谐波分量，并与该避雷器历史测试结果进行比对，即可判断该避雷器的运行状态。

本发明方法的污秽状态修正、温度修正的顺序可任意调换。

国内氧化物避雷器生产厂家众多，配方和生产工艺也有所差异，本实施例中所有试验数据均来自于国内特高压避雷器主要供货厂家的避雷器，因此本方法在特高压避雷器的带电检测中较有优势。