三相泄漏电流和的变化反映容性设备的绝缘状态

∑
I 0 = I A 0 si n(k t- W A 0 ) + I B 0 sin(k t- 2 c/3 - W B0 )
C 0 )。 + IC0 sin(k t+ 2 c/3 - W
∑
I = kAk CA U0 sin(k t- W A ) + kBk CB U 0 si n(k t( 3)
( 1)
1 严璋 . 电气绝缘在线监测技术 . 北京 : 水利电力出 版社 , 1995 2 M ar k F Lach ma n, W olf W alter and Philip A v on Gug genberg . On - line diag nostics of hig h - v o ltag e bushing s a nd cur rent tra nsfo rmer s using the sum cur rent method. IEEE T ra ns PD, 2000, 15( 1): 155 (收稿日期 2001-08-29)
可见系统电压变化对三相泄漏电流和的影响结 果与电容变化引起的结果一致 , 故对判别电容是否 变化影响很大 , 而系统电压的波动或不平衡是不可 避免的 ,必须适当补偿以避免测量结果受此影响。为 此 ,测量系统中应加入校正参数 ,我们采用同步测量 三相电流和电压 , 计算出三相各自的系数 k A 、 k B、 kC ,
· 12 · Dec. 2001 HIGH VOL T AGE EN GIN EERING V ol. 27 No. 6
在线监测
三相泄漏电流和的变化反映容性设备的绝缘状态
Diag nosi s o f Ca pacitiv e Equi pm ent Usi ng the Sum o f Leakag e Current 金之俭 , 黄结成 (上海交通大学电力学院 , 上海 200030)
∑
I -
∑
I0 =
Δ I A sin(k t- W A 0 ) cos ΔW A - ( I A0 + Δ I A )
2001年 12月 高 电 压 技 术 第 27 卷第 6期 · 13 · 将三相的电流值分别乘以 1 /k A、 1 /kB 和 1 /kC (相当 于在式 ( 3) 的各项上分别乘上 1 /k A、 1 /k B 和 1 /k C ) , 归并到额定电压的泄漏电流 , 再矢量相加从而消除 了由三相电压波动或不平衡带来的影响。 ② 系统频率漂移的影响 从式 ( 3)还可见 ,系统频率变化时 , ∑ I 以相同 比例加以反映 ,故系统频率波动较大时需加以校正 , 校正 方 法 是 测量 当 前 的 系 统 频率 f , 求 出 k f = f /f 0 ( f 0 为系统的额定频率 )。 将 ∑ I 乘以 1 /k f 以消 除频率变化产生的影响 。 ③ 三相测量电路漂移的影响 三相测量回路的固有幅值误差和相位误差对测 量结果会产生影响 。 可将测量回路的不平衡值视为 三相系统设备的不平衡 , 在初始值中包含它们。 ④ 采集信号中谐波的处理 采样信号中必然含有的谐波分量在计算中会引 起误差 , 故采集的信号首先提取其基波向量 , 用信号 的基波分量来计算以保证结果的准确 。 3 测量系统框图 系统的泄漏电流取样由电容、 套管或 CT 等容 性设备的接地线上的小电流传感器取得 , 而电压采 样信号分别由三相 P T 的二次侧提取 , 由于只考虑 电压的有效值与额定值的比值 , 不必考虑电压的相 位关系 , 避免了 PT 角差不稳定所带来的误差。 系统 的测量框图见图 1 。 4 实验验证 根据上述原理研制的容性设备在线监测仪在实 验室进行了模拟实验 , 以 3个 1 μF交流电容器构成 Y0 联结并施加 380 V 三相交流电压 , 各相的电流 ～ 120 m A,监测其中性点对地电流。 实验结果见表 1, 可见由于三相电容不平衡 , 三相电容和的初始值不 为零 , 电容量的变化使三相电流和的幅值明显增加 , 而介损的变化主要使电流和的相角发生变化 。 可以 看到系统的三相电流和对三相容性设备中介损和电 容量的变化作出了较灵敏的反映。
金之俭 1965年生 ,副教授 ,从事电力 设备在线监测技术及其应用 , 电话 : ( 021) 62837976 。 黄结成 1977年生 ,硕士 ,从事电力设备在线监测技术的研究 。
图 1 系统测量框图
摘 要 介绍了 根据三相 容性设备泄 漏电流和的 变化量 来 判别设备的绝缘状态的基本原理和方法 ,分析了影响测 量结 果的主要因素如三相电压波动及不平衡 、系统频率及测 量电 路漂移等 , 给出了系统实现的方框图 。 Abstract The a r ticle describes the applica tion of the sum curr ent me tho d to the on - line monito ring of capacitiv e equipment, analyses the influence facto rs to the measur ement r esult, a nd giv es the flow cha rt fo r the o n- line mo nito ring system . 关键词 在线监测 容性设备 泄漏电 流 Key words on - line mo nito ring capa citiv e equipment lea kag e cur reat 中图分类号 T M 835 文献标识码 A
sinΔ W A cos(k t- W A 0 ) ≈ Δ I A si n(k t- W A 0) +
A si n(k A 0 - c/2)。 I A 0ΔW t- W A
( 2)
上式中的第一项反映泄漏电流变化 (Δ I ) 对结 果的影响 , 相位与故障相电流相同 , 由于容性设备的 电阻分量很小 , 可认为设备的泄漏电流变化主要由 其电容 变化决定 。式中的 第二项 反映介 损角变 化 (ΔW A ) 对结果的影响 , 相位滞后于故障相电流 c/2 。 可见电流和变化量的相位在故障相电流 及其滞后 c/2的范围里 。 故可据三相泄漏电流和矢量变化的 相位判别出故障相。 以上讨论单相设备绝缘劣化的情况 , 若两相或 三相设备同时发生劣化 , 因劣化发展的速度不会完 全一致 , 故采用上述由三相设备泄漏电流和的变化 量确定的故障相实际上是劣化速度最快的故障相 , 即最具事故隐患的故障相 , 排除该相故障时可通过 现场试验确认其他两相的绝缘状况 。 当设备介损或电容发生变化时 , 三相泄漏电流 和灵敏的反映可用于监测容性设备的绝缘状况。 2 影响测量精度的因素 从仿真实验结果看 , 用上述方法在线监测容性 设备的结果受多种因素的干扰 , 主要为 : ①三相电压波动和不平衡的影响 容性设备中阻抗主要由电容分量决定 , 因此有 I= k CU , 则额定电压 U0 下泄漏电流之和为 :
0 引 言 电力设备中的三相容性设备的介质损耗及电容 量是两个重要参数 , 监测其变化可有效地判别设备 的绝缘状况。 目前在线监测系统通过采样各相电压 和电流信号来计算介损和电容。 本文采用监测三相 电容电流之和的变化判别设备绝缘的状况 , 其抗干 扰性和测量的灵敏度都较好 。 1 测量原理 对称三相系统的电压对称平衡时 , 同组的容性 设备如完全一致 , 则其泄漏电流之和为 0 。 一般三相 设备的参数难以完全一致。 设 I A 0、 I B 0 和 IC 0 为三相 电容的初始泄漏电流 , W A 0、W B0 和 W C 0为三相初始介损 角 , 则三相容性设备的初始泄漏电流之和为
设 A 相设备绝缘状况变化 , 参量变化表述为 : W A = W A 0 + ΔW A 和 I A = I A 0 + Δ I A ,因 Δ W A 很小 , 一般有 cosΔW A ≈ 1, si n ΔW A≈ Δ W A , 则三相泄漏电流和的变 化值为 : Δ∑ I =
2 c/3 - W B)+ kCk CC U0 sin(k t+ 2 c/3 - W C) 式中 k A = U A /U0 , k B = U B /U0 , kC = UC /U 0。
表 1 模拟实验结果
状态 初始状态 2. 17 ∠ 13. 20 A相并 0. 05μF电容 42. 36 ∠ 7. 20
mA
A相并 51 kΨ电阻 2. 61 ∠统离线测得的参数 为: A 相 : C= 310 pF, tanW = 0. 33 % ; B 相 : C= 305 pF, tan W = 0. 26 % ; C相 : C= 303 p F, tanW = 0. 25 %。 计算得泄漏电流和为 1. 2 m A, 实测为 1. 1 m A, 且 测得的三相电流和较稳定 , 波动较小 ,因设备无绝缘 问题 , 故至今没有发现电流和有明显的变化。 5 结 论 a. 当设备的介损和电容发生变化时 , 三相泄漏 电流和都有较为灵敏的变化 , 故可用于监测容性设 备的绝缘状况。 b. 多种因素影响三相电流和的计算 , 系统电压 的波动和不平衡的影响较为突出 , 需要校正。 c. 系统谐波对计算结果的影响也较大 , 应采用 采样信号的基波分量来计算。 d. 测量回路中的不平衡可看作整个系统初始 不平衡量的一部分加以考虑。 通过三相泄漏电流和 的变化量来监测系统设备的绝缘状况。 参 考 文 献