CN202141752U - 一种金属氧化锌避雷器在线监测装置 - Google Patents

一种金属氧化锌避雷器在线监测装置 Download PDF

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一种金属氧化锌避雷器在线监测装置,包括:采用带有补偿的三次谐波方法监测泄漏电流的主机,电流互感器,电场探头,电流适配器,以及多通道扫描开关;所述的电流互感器固定在避雷器的接地线上,信号线接入电流适配器的输入端,所述的电场探头固定在避雷器的绝缘基座上面,信号线接人电流适配器的输入端,所述的电流适配器固定在避雷器上,其输入端与电流互感器和电场探头相连,输出端与多通道扫描开关的CPU单元连接;所述的主机、多通道扫描开关与避雷器的测试探头通过电缆连接;所述的主机与多通道扫描开关通过电缆连接。本实用新型能从根本上解决谐波对测量避雷器的阻性泄漏电流的影响,并且可以同时在线监测多台避雷器,极大地节省成本。

Description

一种金属氧化锌避雷器在线监测装置
技术领域
[0001] 本实用新型属于电力设备的保护领域,涉及监测安装在高压电网上的避雷器性能的装置,特别是一种金属氧化锌避雷器在线监测装置。
背景技术
[0002] 避雷器是高压交流电力系统中用于限制过电压和保护电力设备安全的重要设备, 其直接影响到高压电网的安全,目前,用于高压电网的避雷器绝大多数是金属氧化锌避雷器(简称Μ0Α),这种避雷器由氧化锌材料制成阀片组装在瓷套内而成,由于氧化锌电阻片具有十分优良的非线性伏安特性,在正常的工作电压下,仅有几百微安的电流通过,可以不用火花间隙而直接使用。然而,由于氧化锌电阻片长期直接承受着运行电压,运行过程中又会承受各种过电压及冲击电流的作用,一旦受潮老化,容易使电阻片被击穿引起短路,可能将会造成电网爆炸的重大事故。因此,在避雷器故障尚未形成恶性事故之前,及时发现有隐患的避雷器是避免故障扩大成事故的关键。
[0003] 避雷器的故障往往是其泄漏电流中的阻性电流分量增大造成的,大量测量数据表明:避雷器阻性泄漏电流能够反映避雷器状况的好坏。避雷器厂家在设备出厂时规定了最大的泄漏电流,但各个厂家的规定并不完全相同,现在普遍认为判断MOA性能的好坏,单凭所测得的L的值的大小不能够准确判断MOA的性能,而是需要通过连续或定期的监测, 记录下所测得的数据再进行趋势分析,监测^在一段时间内的变化趋势,如果有突变或增长很快,那么避雷器的运行状态就需要注意了,因此,为了准确可靠地判断避雷器状况的好坏,需要对测量的仪器提出更高的要求,比如抗干扰、抗电网谐波影响、抗环境温度影响、抗系统电压影响等。然而,现有技术中对避雷器运行状态的监测不能从根本上解决谐波对测试结果的影响,因此,得到的监测结果的可靠性不高,另外,现有的避雷器监测装置多采用分布式检测,一套监测设备所能检测避雷器的数量少,导致监测设备的需求量大,系统的总体成本高。
实用新型内容
[0004] 有鉴于此,本实用新型的主要目的在于提供一种金属氧化锌避雷器在线监测装置,其能够从根本上解决谐波对测量避雷器的阻性泄漏电流的影响,并且可以同时在线监测多台避雷器,极大地节省了成本。
[0005] 为达到上述目的,本实用新型的技术方案是这样实现的:一种金属氧化锌避雷器在线监测装置,其特征在于:包括采用带有补偿的三次谐波方法监测泄漏电流的主机,电流互感器,电场探头,电流适配器,以及多通道扫描开关;所述的电流互感器固定在避雷器的接地线上,信号线接入电流适配器的输入端,所述的电场探头固定在避雷器的绝缘基座上面,信号线接人电流适配器的输入端,所述的电流适配器固定在避雷器上,其输入端与电流互感器和电场探头相连,输出端与多通道扫描开关中的CPU单元连接;所述的主机、多通道扫描开关与避雷器的测试探头通过电缆连接;所述的主机与多通道扫描开关通过电缆连接。
[0006] 所述的电流适配器带有温度传感器。
[0007] 所述的电流互感器的下方设置有放电计数器。
[0008] 所述的电流互感器为封闭环绕型电流钳,其穿入避雷器的接地线。
[0009] 所述的电流钳的接线端采用航空插头。
[0010] 所述的电场探头的位置低于避雷器最后一个阀片5-lOcm。
[0011] 所述的电流适配器设置于金属盒内,所述的金属盒与避雷器的绝缘基座固定。
[0012] 所述的电流适配器输出端的电缆设于金属管内,其沿避雷器绝缘基座底部横向依次铺设。
[0013] 还包括调制解调器,所述的调制解调器与主机通过RS232接口连接。
[0014] 本实用新型相对于现有技术具有以下实质性特点和进步:
[0015] 1、该装置采用带有补偿的三次谐波方法监测泄漏电流,将一个电场探头安装于 MOA底部的绝缘基座上,电场探头耦合避雷器底部的电场,形成感应电流,此感应电流作为补偿信号,结合傅立叶分析,得出避雷器的阻性泄漏电流,从根本上解决电压谐波对测试结果的影响,其具有良好的抗干扰性,并且可以进行温度修正和电压修正,使每次测量的数据结果都具有高的稳定性和可靠性,便于以后进行同一基准下的趋势分析,为判断MOA运行状况的好坏得出科学的判断。
[0016] 2、该装置的的多通道扫描开关的内部安装有六个CPU单元,可以监测六组(18个) 避雷器,多个多通道扫描开关可以串联使用,监测更多的避雷器,每个MOA的输出信号通过电流适配器连接到多通道扫描开关的CPU单元,主机与多通道扫描开关通过电缆连接,时间间隔可以预先设定,并将按预定的时间间隔依次读取各个避雷器的信号,从而克服现有技术一台监测设备不能同时监测多个避雷器,导致监测设备的需求量大的缺点,极大地节省了成本。
附图说明
[0017] 图1为金属氧化锌避雷器的等效电路图;
[0018] 图2为本实用新型的金属氧化锌避雷器在线监测装置的实施例1的示意图;
[0019] 图3为本实用新型的金属氧化锌避雷器在线监测装置的实施例2的示意图;
[0020] 图4为本实用新型的金属氧化锌避雷器在线监测装置监测多台避雷器的连接示意图;
[0021] 图5为本实用新型的金属氧化锌避雷器在线监测装置的工作过程示意图。 具体实施方式
[0022] 如图1所示,在一定电压和电流下,避雷器泄漏电流的阻性分量与金属氧化物电阻的伏安特性的变化有很大关系,因此,阻性电流可以作为诊断运行下的MOA状态变化的指标。MOA的阻性泄漏电流为IpMOA的泄漏全电流为It,M0A的容性电流为I。,本实用新型的金属氧化锌避雷器在线监测装置的工作原理是:带有补偿的三次谐波的方法来测试U 即用电场探头传感器耦合的电流Ip来补偿系统电压中谐波的影响。装置通过电流钳取得 MOA的泄漏全电流It,通过电场探头来取得用于补偿的电容电流Ip。三次谐波阻性电流分量1&是MOA的阀片的非线性电阻在所加电压为正弦波时产生的,可像仁一样代表MOA的变化。电压谐波产生的是容性分量上的谐波,而MOA本身不会产生容性谐波,因为电容器基本上是线性的,因此,
[0023] I3r = I3t-I3c (1)
[0024] 式中为It进行傅里叶分解后的三次谐波分量;
[0025] I3c为MOA的容性电流I。进行傅里叶分解后的三次谐波容性分量;
[0026] 如果系统电压上没有谐波,则13。= 0,I3r = I3t。I3c的大小,取决于系统电压上的谐波量和电网所带负载的大小。
[0027] 利用Ip的三次谐波分量、可以计算出I3。。I3c与I3p有相同的相角,因为三相的三次谐波电压具有相同的相角,得到之后就可利用式(1)计算出1&。
[0028] I3p与I3r的相互关系也可从式O)中看到:
[0029] I3r= I3t-O. 75(| Ilt|/| I1P|) I3p ⑵
[0030] 式中:Ilt为电流It进行傅里叶分解后的基波分量;
[0031] Ilp为Ip进行傅里叶分解后的基波分量;
[0032] I3p为Ip进行傅里叶分解后的三次谐波分量;
[0033] 求得后,因其是I,进行傅立叶分解后的三次谐波部分,因此装置可以容易得到所要求的阻性泄漏电流L的值。
[0034] 如图2所示,本实用新型的金属氧化锌避雷器在线监测装置包括:采用带有补偿的三次谐波方法监测泄漏电流的主机1,电流互感器2,电场探头3,电流适配器4,以及多通道扫描开关5 ;所述的电流互感器2固定在避雷器9的接地线上,信号线接入电流适配器 4的输入端,所述的电场探头3固定在避雷器Ll的绝缘基座6上面,信号线接人电流适配器4的输入端,所述的电流适配器4固定在避雷器Ll上,其输入端与电流互感器2和电场探头3相连,输出端与多通道扫描开关5中的CPU单元连接;所述的主机1、多通道扫描开关5与避雷器Ll的测试探头通过电缆连接;所述的主机1与多通道扫描开关5通过电缆连接。主机1采用带有补偿的三次谐波方法测试泄漏电流,该仪器有三个主要部份:一个连接到钳形电流互感器或永久安装的环形变压器的连接器上的电流探针;一个由一条同轴电缆和一个放置在接近避雷器底座来接受电容性电流的适配器的现场测试探针,并且它也连接到电流探针上;漏电流监测单元,使用针对电流探针和现场探针产生信号的谐波分析来决定漏电流的电阻分量。主机1把接收到的I1^PIt,经分析计算出阻性泄漏电流。本装置还可以包括调制解调器,所述的调制解调器与主机通过RS232接口连接,通过调制解调器与后台计算机实现数据传输。每个MOA的输出信号通过电流适配器4连接到多通道扫描开关 5的CPU单元。电流互感器2测量MOA的泄漏全电流It。电场探头3耦合避雷器底部的电场,得到感应电流Ip。电流适配器4接收泄漏全电流It和感应电流Ip,并带有温度传感器, 测量环境温度,输出的信号连接传输到多通道扫描开关5中的CPU单元。
[0035] 图3是本实用新型的金属氧化锌避雷器在线监测装置的实施例2的示意图,本实施例的电流互感器选用电流钳,电流钳7采用封闭环绕型结构,可以抗电磁干扰,安装时将电流钳7穿入避雷器接地线,放在放电计数器的上方,电流钳7的接线端采用航空插头,可以防电磁干扰和防雨,适合户外长时间工作。电场探头3用小法兰固定安装在避雷器Ll 的绝缘基座6上方,利用螺栓固定,使电场探头3的位置低于避雷器Ll最后一个阀片5〜10cm。电流适配器4的输入端与电流钳7和电场探头3相连,输出端与多通道扫描开关5 相连,安装时将电流适配器4放在金属盒内,再将金属盒用膨胀螺栓固定在避雷器的绝缘基座的底部水泥地上或悬挂在绝缘基座上,每个电流适配器4输出的电缆进入金属管内, 金属管沿避雷器绝缘基座底部横向依次铺设,并固定在水泥地上面,多通道扫描开关5采用专用的机箱和主机1 一起固定,相互间采用专用电缆连接。本装置还包括调制解调器,所述的调制解调器与主机通过RS232接口连接,将调制解调器的数字信号通过同轴电缆可连接后台计算机。
[0036] 图4为本实用新型的金属氧化锌避雷器在线监测装置监测多台避雷器的连接示意图,如图所示,如果要进行多台避雷器监测,将主机1连接多通道扫描开关5并分别连接到电流互感器2和电场探头3即可。该装置的的多通道扫描开关5的内部安装有六个CPU 单元,可以监测六组(18个)避雷器,图中示意了六个避雷器:L1、L2、L3、L4、L5和L6,将多个多通道扫描开关5串联使用,可以监测更多的避雷器,每个金属氧化锌避雷器的输出信号通过电流适配器4连接到多通道扫描开关5的CPU单元,主机1与多通道扫描开关5通过电缆连接,时间间隔可以预先设定,并将按预定的时间间隔依次读取各个避雷器的监测信号。
[0037] 图5示意的是本实用新型的金属氧化锌避雷器在线监测装置的工作过程,如图所示,电流互感器2测量金属氧化锌避雷器的泄漏全电流信号,电场探头3耦合金属氧化锌避雷器底部的电场,形成感应电流,电流互感器2测量的避雷器泄漏全电流信号和电场探头3 测量的避雷器容性电流通过连接电缆同时送入主机1,经分析计算出避雷器的阻性泄漏电流,结果可以在主机上显示出来,也可以通过连接后台计算机上传数据,对数据进行分析和管理。如果要进行多台避雷器的监测,主机1连接多通道扫描开关5并分别连接到电流互感器2和电场探头3就可以做到。
[0038] 以上所述,仅为本实用新型的较佳实施例而已,并非用于限定本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1. 一种金属氧化锌避雷器在线监测装置,其特征在于:包括采用带有补偿的三次谐波方法监测泄漏电流的主机,电流互感器,电场探头,电流适配器,以及多通道扫描开关;所述的电流互感器固定在避雷器的接地线上,信号线接入电流适配器的输入端,所述的电场探头固定在避雷器的绝缘基座上面,信号线接入电流适配器的输入端,所述的电流适配器固定在避雷器上,其输入端与电流互感器和电场探头相连,输出端与多通道扫描开关的CPU单元连接;所述的主机、多通道扫描开关与避雷器的测试探头通过电缆连接;所述的主机与多通道扫描开关通过电缆连接。
2.如权利要求1所述的金属氧化锌避雷器在线监测装置,其特征在于:所述的电流适配器带有温度传感器。
3.如权利要求1或2所述的金属氧化锌避雷器在线监测装置,其特征在于:所述的电流互感器的下方设置有放电计数器。
4.如权利要求3所述的金属氧化锌避雷器在线监测装置,其特征在于:所述的电流互感器为封闭环绕型电流钳,其穿入避雷器的接地线。
5.如权利要求4所述的金属氧化锌避雷器在线监测装置,其特征在于:所述的电流钳的接线端采用航空插头。
6.如权利要求5所述的金属氧化锌避雷器在线监测装置,其特征在于:所述的电场探头的位置低于避雷器最后一个阀片5-lOcm。
7.如权利要求6所述的金属氧化锌避雷器在线监测装置,其特征在于:所述的电流适配器设置于金属盒内,所述的金属盒与避雷器的绝缘基座固定。
8.如权利要求7所述的金属氧化锌避雷器在线监测装置,其特征在于:所述的电流适配器输出端的电缆设于金属管内,其沿避雷器绝缘基座底部横向依次铺设。
9.如权利要求8所述的金属氧化锌避雷器在线监测装置,其特征在于:还包括调制解调器,所述的调制解调器与主机通过RS232接口连接。
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