一种基于异频法的避雷器相间耦合电容测试方法及系统

摘要

本发明涉及测量的技术领域，更具体地，涉及一种基于异频法的避雷器相间耦合电容测试方法及系统。本发明通过采用异频测量方法，配合高精度强抗干扰的选频测量装置，实现避雷器相间耦合电容的正确测量。通过本发明可达到试验简便、安全的目的，且可望成为避雷器相间耦合电容的安全、简便、高效和准确测量的解决方案。

说明书

技术领域

本发明涉及测量的技术领域，更具体地，涉及一种基于异频法的避雷器相间耦合电容测试方法及系统。

背景技术

避雷器带电测试中目前占主流的测试方法容性电流补偿法，因安全理由，不取PT二次信号，或转而取站用变参考电压，带来较大的原理性误差，以及现场相间干扰和仪器等原因，不能准确地测量阻性电流值，甚至出现误判、漏判的问题，影响了带电测试技术对避雷器缺陷诊断的有效性。

容性电流补偿法是目前避雷器带电测试中原理上最为成熟的方法，通过取系统电压信号作为基准，对全电流中的容性部分进行补偿，得到反映避雷器有功损耗的阻性电流分量。

但是在现场三相避雷器都是一字型安装，由于相间耦合电容和电磁干扰的，使各相避雷器除受到本相电压作用外，还通过相间耦合受到相邻相电压的作用，从而影响监测结果的准确性。

现场布置方式对避雷器带电测试带来了相间干扰的影响，尽管现有成熟的仪器均有相间补偿功能，但实际应用中效果不理想。现有的避雷器带电测试方法无法得出阻性电流的准确值，带电测试的结果并不追求测试数据的准确性，带电测试的有效性主要体现在测试数据的横向比较，个别出现劣化的避雷器可以在横向比较中发现出来，难以对出现批次性、家族性缺陷避雷器状态进行反映，并且难以发现避雷器早期缺陷。

带电测试也存在误判断的情况，在实际现场测试中，也存在带电测试发现问题，而停电后测试却无异常的情况。

目前，带电测试仪器生产厂家众多，测试原理、抗干扰能力不同，设备质量良莠不齐，在实践中常常无法使用历史数据进行纵向对比，避雷器劣化的趋势难以从历史数据中反映出来。2013年4月25日， 500kV汕头站500kV汕榕甲线避雷器因雷击出现故障，事后，对健全相避雷器的直流试验测试，结果显示泄漏电流超标，确认电阻片劣化，故障的原因是分析电阻片出现劣化在承受多重雷击的累积冲击下，加速劣化，并在随后的运行电压下出现热崩溃。调取该避雷器近三年的带电测试数据，发现该避雷器泄漏电流阻性分量在2011年测试过程中略微增加，最大增幅为A相的3.2%。2012年新购置抗干扰能力强的避雷器带电测试仪器，避雷器泄漏电流阻性分量大幅下降，最大降幅为A相的36.2%，试验结果合格，带电测试结果因不同的仪器，而存在一定的偏差，没有有效地反映出避雷器电阻片劣化趋势，最终没能有效检查避雷器内部缺陷，以致事故发生。

避雷器测试现场复杂的环境，也带来了现场高干扰的问题。测试数据容易受到环境的温度、湿度、雨量、避雷器表面污秽度、电磁环境等的影响，造成数据的不准确。

目前的另一个问题是安全问题。在现场取电压互感器信号时有诸多不便与安全隐患：①需要运行人员配合接入电压互感器信号，存在误操作风险；②需要额外增加隔离装置，防止仪器内信号串入电压互感器；③电压互感器信号存在着短路风险。不符合安全、简便的避雷器带电测试的技术发展方向。

由于现有避雷器带电测试技术存在上述缺点，因此，目前带电测试数据有效性存在不足。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种基于异频法的避雷器相间耦合电容测试方法及系统，其安全可靠。

本发明的技术方案是：一种基于异频法的避雷器相间耦合电容测试方法，其特征在于，以测量A、B相避雷器的相间耦合电容为例，包括以下步骤：

步骤一，确定所测避雷器处于停电状态，所述A、B相避雷器上端悬空，B相避雷器下端直接接地，A避雷器下端也直接接地，并在其接地线上接入一弱电流互感器；

步骤二，变频信号源输出端接高压PT的低压端子，PT的高压输出端子接B相避雷器的上端，PT的外壳直接接地；

步骤三，使用变频信号源输出一个40-70Hz间的异频电压信号U，对B相避雷器加压；

步骤四，使用高精度强抗干扰选频测量装置测量A相避雷器的异频电流I和变频信号源输出的异频电压信号U；

步骤五，PT的变比为K，测试用的异频信号频率为f，可计算出A、B相在频率f下的相间耦合电容C_AB=I/2πfUK；

步骤六，同理可分别测量出B、C相和A、C相避雷器的相间耦合电容。

进一步的，所述步骤一中，避雷器为不带电运行的避雷器。

进一步的，所述步骤一中，弱电流互感器接在避雷器的接地线上，其测量范围选择在0～5mA。

进一步的，所述步骤二中，高压PT的电压等级根据被测避雷器的电压等级确定，高压PT的高压输出电压在被测避雷器额定电压的50%～100%。

进一步的，所述步骤四中，高精度强抗干扰弱电流的选频测量装置采用强抗干扰的选频测量技术，大大提高测量的抗干扰能力和数据的可信度。

应用所述的基于异频法的避雷器相间耦合电容测试方法的系统，其中：包括被测三相避雷器，变频信号源，高压PT，弱电流互感器，高精度强抗干扰选频测量装置，市电220V电源，接地网，连接线；

市电220V电源连接到变频信号源给系统供电;变频信号源的输出连接到高压PT的低压端子;高压PT的高压输出连接到B相避雷器的上端，高压PT的外壳接地;A、B相避雷器上端悬空，B相避雷器下端直接接地，A避雷器下端也直接接地，并在其接地线上接入一弱电流互感器;弱电流互感器的输出连接到高精度强抗干扰选频测量装置的电流测量端子，对A相的异频电流进行测量，同时将变频信号源的输出连接到高精度强抗干扰选频测量装置的电压测量端子，在高精度强抗干扰选频测量装置上设置好高压PT的变比，可自动计算出A、B相避雷器的相间耦合电容。

与现有技术相比，有益效果是：（1）采用40-70Hz异频法进行测量，既能有效避免现场的工频干扰，又能保证与工频的等效性。（2）抗干扰能力强，可在千倍的千倍的工频电流干扰下准确测量微弱的异频的向量。（3）智能化程度高。可自动切换量程，可保存结果，可导出测试波形，非常有利于进一步的技术分析。（4）系统核心部分为CPU和软件算法。

附图说明

图1是本发明测试方法步骤图。

图2是本发明测试系统图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

图1所示为一种基于全电流谐波向量的避雷器早期缺陷带电测试方法步骤。以测量A、B相避雷器的相间耦合电容为例，所述测量方法包括步骤，所述A、B相避雷器上端悬空，B相避雷器下端直接接地，A避雷器下端也直接接地，并在其接地线上接入一弱电流互感器。使用变频信号源输出端接高压PT的低压端子，PT的高压输出端子接B相避雷器的上端，使用变频信号源输出一个40-70Hz间的异频电压信号，使用高精度强抗干扰弱电流的选频测量装置测量A相避雷器的异频泄漏电流I和变频信号源输出的异频电压信号U，PT的变比为K，测试用的异频信号频率为f，可计算出A、B相在频率f下的相间耦合电容C_AB=I/2πfUK。同理可分别测量出B、C相和A、C相避雷器的相间耦合电容。

图2所示为一种基于异频法的避雷器相间耦合电容测试系统，其包括被测三相避雷器，变频信号源，高压PT，弱电流互感器，高精度强抗干扰选频测量装置，市电220V电源，接地网，连接线。

以测量A、B相避雷器的相间耦合电容为例，市电220V电源连接到变频信号源给系统供电;变频信号源的输出连接到高压PT的低压端子;高压PT的高压输出连接到B相避雷器的上端，高压PT的外壳接地;A、B相避雷器上端悬空，B相避雷器下端直接接地，A避雷器下端也直接接地，并在其接地线上接入一弱电流互感器;弱电流互感器的输出连接到高精度强抗干扰选频测量装置的电流测量端子，对A相的异频电流进行测量，同时将变频信号源的输出连接到高精度强抗干扰选频测量装置的电压测量端子，在高精度强抗干扰选频测量装置上设置好高压PT的变比，可自动计算出A、B相避雷器的相间耦合电容。

本发明采用异频法进行测试，由于测试现场的电磁环境非常复杂，特别是工频磁场的干扰特别严重，本发明中的异频法采用频率异于工频但又接近工频的信号进行测试，此方法用非50 Hz试验电源将工频干扰与测量信号分离开来，避免其所致测量误差，同时还能保证与工频的等效性。

本发明中被测避雷器必须是停电不运行的避雷器，需对被测避雷器加压，必须停电不运行的避雷器才能实现。

本发明中的互感器采用弱电流互感器，由于避雷器中的相间耦合电流都是微安级的，这样要求采样的电流互感器能够准确的采样微安级的信号，提供准确测量的前提条件。

本发明中的高压PT的电压等级根据被测避雷器额定电压确定，一般选择在被测避雷器额定电压的50%～100%。

高精度强抗干扰选频测量装置可在上千倍的干扰下准确测量微弱的异频电流信号。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。