CN218767146U - 多只避雷器交直流参考电压同步测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多只避雷器交直流参考电压同步测量系统，它的限流无感电阻R1的一端连接电源的一端，限流无感电阻R1的另一端连接氧化锌避雷器试品MOV1的一端，氧化锌避雷器试品MOV1的另一端连接电源的另一端，限流无感电阻R2的一端连接电源的一端，限流无感电阻R2的另一端连接氧化锌避雷器试品MOV2的一端，氧化锌避雷器试品MOV2的另一端连接电源的另一端，电源的另一端接地，参考电压采样装置和泄漏电流采样装置分别采集对应氧化锌避雷器试品的电压和电流，本实用新型能同时对多只并联的氧化锌避雷器开展直流参考电压、0.75倍参考电压下的泄漏电路等项目的测量。

Description

多只避雷器交直流参考电压同步测量系统

技术领域

本实用新型涉及电力系统氧化锌避雷器技术性能试验技术领域，具体地指一种多只避雷器交直流参考电压同步测量系统。

背景技术

自上世纪60年代研制出氧化锌避雷器开始，氧化锌避雷器得到广泛的应用。随着电力氧化锌避雷器的挂网数量增多，因避雷器自身质量原因造成的供电事故时有发生。为此，电力系统设备状态评价中心及电力运维单位需对挂网的每一支避雷器进行质量检查和试验测试。常规易操作的试验项目主要有直流参考电压、工频参考电压测量。受氧化锌避雷器压敏特性的影响，此类测试项目只能单支进行测试，严重影响了避雷器的检测效率，增加了测试人员劳动强度。

发明专利CN112327088A公开一种直流转换开关避雷器电场及动作电流测量装置的测量方法，采用电场及动作电流测量装置能够实现采样数据精确的同步，能够对换流站直流转换开关避雷器组中所有避雷器进行精确的同步测量，方便实现避雷器组中多只避雷器采样数据的分析，比较。其主要目的为检测超高压输电领域内多只并联直流避雷器的均流效果，在于监测并联避雷器动作电流的一致性。无法开展多只并联避雷器的交直流参考电压同步测量。

实用新型专利CN213337723U公开了一种避雷器试验支架，能够一次对多只避雷器进行试验，简化了流程，缩短了试验时间；采用扁钢焊接而成，体积小，重量轻；将螺母固定焊接于横杆上，省去了拆卸螺母的步骤，进一步缩短了试验时间。该实用新型是一种可以同时安装多支避雷器的结构工装，电气性能须单支进行。无法开展多只避雷器的电气性能同步测量，提高检测效率有限。

目前开展多只避雷器交直流参考电压测量的装置或方法未见公开，实际应用中电力系统每年有大量的避雷器急需测试合格后才能挂网运行。为缓解电力系统运维检测单位的工作压力，提高线路供电可靠性，一种多只氧化锌避雷器交直流参考电压同步测量系统的提出就尤为重要和迫切。

发明内容

本实用新型的目的就是要提供一种多只避雷器交直流参考电压同步测量系统，本实用新型利用在多只氧化锌避雷器并联的各支路中串联限流无感电阻来提高高压电源输出的高电压裕度，达到可在多只并联的避雷器高压端施加同一高压电压的目的，实现同时对多只并联的氧化锌避雷器开展直流参考电压、0.75倍参考电压下的泄漏电路、工频参考电压、持续运行电流等项目测量的目的。

为实现此目的，本实用新型所设计的多只避雷器交直流参考电压同步测量系统，它包括电源、限流无感电阻R1、限流无感电阻R2、参考电压采样装置和泄漏电流采样装置，其中，所述限流无感电阻R1的一端连接电源的一端，限流无感电阻R1的另一端连接氧化锌避雷器试品MOV1的一端，氧化锌避雷器试品MOV1的另一端连接电源的另一端，限流无感电阻R2的一端连接电源的一端，限流无感电阻R2的另一端连接氧化锌避雷器试品MOV2的一端，氧化锌避雷器试品MOV2的另一端连接电源的另一端，电源的另一端接地，参考电压采样装置的第一电压信号采集端u1的两极分别连接氧化锌避雷器试品MOV1的两端，参考电压采样装置的第二电压信号采集端u2的两极分别连接氧化锌避雷器试品MOV2的两端，泄漏电流采样装置的第一电流信号采集端i1连接氧化锌避雷器试品MOV1的另一端，泄漏电流采样装置的第二电流信号采集端i2连接氧化锌避雷器试品MOV2的另一端。

它还包括限流无感电阻Rn，所述限流无感电阻Rn的一端连接电源的一端，限流无感电阻Rn的另一端连接氧化锌避雷器试品MOVn的一端，氧化锌避雷器试品MOVn的另一端连接电源的另一端，参考电压采样装置的第n电压信号采集端un的两极分别连接氧化锌避雷器试品MOVn的两端，泄漏电流采样装置的第n电流信号采集端in连接氧化锌避雷器试品MOVn的另一端。

其工作原理为：通过直流高压发生器输出高压直流同时施加在多只并联的避雷器上，进行直流参考电压测量。对于同一电压等级氧化锌避雷器来说，它们的直流参考电压存在差异。当任意一支避雷器最先到达DC1mA时，由于氧化锌压敏特性，伏安曲线中转向低阻导通状态的“拐点”已到，泄漏电流急剧增加，造成直流高压发生器的输出电压无法进一步升高，直至高压直流电源和先到达“拐点”的避雷器过载损坏，无法对并联的其它氧化锌避雷器进行直流参考电压的测量。基于同样原理，也无法通过单台工频试验变压器同时对多只氧化锌避雷器开展工频参考电压的测量。

本实用新型通过在并联支路串联限流无感电阻，在同时对多只并联的氧化锌避雷器施加高压直流电压，如前所述，当某一支先达到“拐点”时，随着直流电压的上升，限流无感电阻会限制泄漏电流的快速上升，同时氧化锌避雷器的等效电阻会变小。持续升压产生的效果就是氧化锌避雷器两端的压降基本稳定不变，限流无感电阻的压降会进一步增加，能够确保共用的高压直流电源继续升压操作，直至所有待测试的氧化锌避雷器都会达到DC1mA以上，完成直流参考电压的测量。同样原理适用于工频参考电压的测量。

限流无感电阻电阻值的计算方式为：

确定氧化锌避雷器试品的电压等级；

根据氧化锌避雷器试品的电压等级估算直流参考电压分布范围、工频参考电压分布范围。

根据估算直流参考电压分布范围，确定最大值与最小值的差值电压，记做U_D；根据估算工频参考电压分布范围，确定其最大值与最小值的差值电压，记做U_A。

多只氧化锌避雷器直流参考电压测量时，各并联支路中串联的限流无感电阻R_D可选择阻值：

多只氧化锌避雷器交流参考电压测量时，各并联支路中串联的限流无感电阻R_A可选择阻值：

按照上述方式计算的限流无感电阻阻值一般分配在1～10MΩ之间，串联的氧化锌避雷器等效电阻一般分布在2500MΩ以上。在进行多支氧化锌避雷器直流参考电压测量时，直流参考电压最小的避雷器率先达到1mA，此时该支路限流无感电阻承担压降约1～10kV(具体压降由计算后选择的电阻值决定)。因其它支路的氧化锌避雷器还未达到1mA，直流高压发生器将继续升压，此时，串联的限流无感电阻可限制该支路氧化锌避雷器过早进入“拐点”产生短路效应，确保支路电流可控制在1～2mA之间。当到达2mA时，无感限流电阻的端压降上升至2～20kV之间，可以认为：当某一支路氧化锌避雷器率先达到1mA时，直流高压发生器的输出电压可持续继续上调2～20kV，在该电压范围内，可确保最后一支氧化锌避雷器支路泄漏电流达到1mA，先到达DC1mA的避雷器在后续的持续升压过程中由于串联限流无感电阻的作用，不会由于临近“拐点”而快速进入低阻短路状态。则可确保通过一次升压过程完成所有的避雷器DC1mA泄漏电流和参考电压的同步测量。

测量过程中，泄漏电流采样装置和参考电压采样装置可实时同步采集并存储。通过查询每个支路DC1mA泄漏电流对应的电压峰值可检测出每支避雷器的DC1mA参考电压。通过检测出的DC1mA参考电压计算0.75倍的电压值，查询该电压值所对应的泄漏电流，检测出避雷器的0.75倍直流参考电压下的泄漏电流。

同理，依据该方法可通过一次升压过程完成多支氧化锌避雷器的工频参考电压、持续运行电流的项目检测。

本实用新型的有益效果：

本实用新型可开展多支氧化锌避雷器的直流参考电压、0.75倍参考电压下的泄漏电路的测量，也可同时开展多支氧化锌避雷器的工频参考电压、持续运行电流试验项目的测量。方法快捷简单，实现的测试效率和测试准确性质的飞越。大大降低了试验人员的劳动强度和工作效率。

附图说明

图1为本实用新型的电路图；

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明：

如图1所示的多只避雷器直流参考电压同步测量系统，它包括电源、限流无感电阻R1、限流无感电阻R2、参考电压采样装置和泄漏电流采样装置，其中，所述限流无感电阻R1的一端连接电源的一端，限流无感电阻R1的另一端连接氧化锌避雷器试品MOV1的一端，氧化锌避雷器试品MOV1的另一端连接电源的另一端，限流无感电阻R2的一端连接电源的一端，限流无感电阻R2的另一端连接氧化锌避雷器试品MOV2的一端，氧化锌避雷器试品MOV2的另一端连接电源的另一端，电源的另一端接地，参考电压采样装置的第一电压信号采集端u1的两极分别连接氧化锌避雷器试品MOV1的两端，参考电压采样装置的第二电压信号采集端u2的两极分别连接氧化锌避雷器试品MOV2的两端，泄漏电流采样装置的第一电流信号采集端i1连接氧化锌避雷器试品MOV1的另一端，泄漏电流采样装置的第二电流信号采集端i2连接氧化锌避雷器试品MOV2的另一端。

上述技术方案中，它还包括限流无感电阻Rn，所述限流无感电阻Rn的一端连接电源的一端，限流无感电阻Rn的另一端连接氧化锌避雷器试品MOVn的一端，氧化锌避雷器试品MOVn的另一端连接电源的另一端，参考电压采样装置的第n电压信号采集端un的两极分别连接氧化锌避雷器试品MOVn的两端，泄漏电流采样装置的第n电流信号采集端in连接氧化锌避雷器试品MOVn的另一端。

上述技术方案中，所述电源为直流电源发生器或工频试验变压器的电压源，其输出的高压电压为电力系统的交流1kV及以上电压等级，最高可达1100kV电压等级。本实用新型中的氧化锌避雷器装置为面对上述高压电压等级的装置。进行氧化锌避雷器直流参考电压测量时，所述电源选择为直流电源发生器。进行氧化锌避雷器工频参考电压测量时选择为工频试验变压器的电压源。

上述技术方案中，所述限流无感电阻R1、限流无感电阻R2和限流无感电阻Rn均为阻性无感电阻。阻值需根据不同试品额定电压等级来计算调整，阻性无感电阻不改变并联支路的功率因数，可避免由于电压、电流相位改变影响工频参考电压测量和阻性泄漏电流的测量。

上述技术方案中，参考电压采样装置的第一电压信号采集端u1用于采集氧化锌避雷器试品MOV1两端的电压，参考电压采样装置的第二电压信号采集端u2用于采集氧化锌避雷器试品MOV2两端的电压，参考电压采样装置的第n电压信号采集端un用于采集氧化锌避雷器试品MOVn两端的电压；所述参考电压采样装置为多通道采样，可实现多路直流电压、工频电压的同步采样。

泄漏电流采样装置的第一电流信号采集端i1用于采集氧化锌避雷器试品MOV1的直流泄漏电流或工频阻性泄漏电流，泄漏电流采样装置的第二电流信号采集端i2用于采集氧化锌避雷器试品MOV2的直流泄漏电流或工频阻性泄漏电流，泄漏电流采样装置的第n电流信号采集端用于采集氧化锌避雷器试品MOVn的直流泄漏电流或工频阻性泄漏电流。所述泄漏电流采样装置为多通道采样，可实现多路直流泄漏电流或工频参考电流的同步采样。

所述参考电压采样装置与泄漏电流采样装置为同步采样。

上述技术方案中，所述氧化锌避雷器试品MOV1、氧化锌避雷器试品MOV2和氧化锌避雷器试品MOVn均由并联在一起的同一电压等级的多支氧化锌避雷器组成。

上述技术方案中，当电源为直流电源发生器时，限流无感电阻R1、限流无感电阻R2或限流无感电阻Rn的阻值R_D为：

其中，U_D为氧化锌避雷器试品MOV1、氧化锌避雷器试品MOV2或氧化锌避雷器试品MOVn的直流参考电压最大值与最小值的差值电压，在实施例中以10kV电压等级避雷器为例，直流参考电压分布不会超过25kV-27kV范围。则差值就为2kV。

当电源为工频试验变压器的电压源时，限流无感电阻R1、限流无感电阻R2或限流无感电阻Rn的阻值R_A为：

其中，U_A为氧化锌避雷器试品MOV1、氧化锌避雷器试品MOV2或氧化锌避雷器试品MOVn的工频参考电压最大值与最小值的差值电压。

本实施例在进行氧化锌避雷器的直流参考电压、0.75倍泄漏电流测量时，以开展多个支额定电压为17kV的10kV氧化锌避雷器直流参考电压测量为例，根据多年时间经验，一般10kV避雷器1mA直流参考电压分布在25～27kV之间，超出27kV的情况几乎没有。根据估算直流参考电压分布范围，确定限氧化锌避雷器试品MOV1、氧化锌避雷器试品MOV2或氧化锌避雷器试品MOVn的直流参考电压最大值与最小值的差值电压U_D；这里U_D＝27kV-25kV＝2kV。各并联支路中串联的限流无感电阻(限流无感电阻R1、限流无感电阻R2或限流无感电阻Rn)的阻值R_D可选择阻值：

则可选择R_D＝3MΩ。

如图1所示，选择R1、R2......Rn＝3MΩ。直流电源发生器输出直流电压U0，逐步升压，同时通过泄漏电流采样装置实时检测各支路泄漏电流，如果限流无感电阻R1支路先达到DC1mA，则记录下该支路的泄漏电流和对应的参考电压。此时，氧化锌避雷器试品MOV1的直流参考电压为最低(在n支避雷器中，总有一只直流参考电压是最低的。这里假定为MOV1)，假定为25.5kV(因国标规定须＞25kV，正常是通过测量得到的，这里假定n支避雷器中最低的是25.5kV，不能小于国标规定的25kV(GB11032-2016))，限流无感电阻R1两端压降为3MΩ*1mA＝3kV。可计算得此时U0＝25.5kV+3kV＝28.5kV。

然后U0继续升压，在升压过程中，氧化锌避雷器试品MOV1的两端压降维持在25.5kV基本不变，R1承担的压降逐步增加，在U0升到最大值时，此时最大值由最后一支达到DC1mA的支路氧化锌避雷器来确定，比如Rn支路的MOVn直流参考电压为最大值27kV，则U0的最大值为27kV+3kV＝30kV。限流无感电阻R1承担的压降将增加为30kV-25.5kV＝4.5kV，可计算该支路的最大泄漏电流将会被控制在4.5kV÷3MΩ＝1.5mA。限制了MOV1支路的泄漏电流(如果没有电阻R1，在这个过程中，当电压上升到n支避雷器中最大的那支参考电压时(27kV)，支路MOV1避雷器会急剧呈现出低阻短路状态，出现很大的短路电流，此时会导致电源负载能力不够而损坏或者氧化锌避雷器试品MOV1烧损)，从而确保在后续的持续升压过程中不会引起系统短路和MOV1本体过热损坏。直至所有并联的支路氧化锌避雷器试品都完成DC1mA参考电压的测量，通过泄漏电流采样装置和参考电压采样装置的同步采样数据，推算出每个支路的0.75倍直流参考电压，通过查询对应的泄漏电流并报表统计显示出来(这时通过测量已经得知DC1mA的参考电压值，然后计算0.75*DC1mA参考电压，只需要查找该电压值对应的泄漏电流即可)。通过一次升压过程完成所有支路的直流参考电压、0.75倍泄漏电流试验项目。避免单支重复升压、降压过程带来的效率低下，过程繁琐，增加劳动量等问题。

同理，开展10kV等级多只氧化锌避雷器工频参考电压、持续电流测试项目。通过实践经验统计可知道额定电压17kV的10kV氧化锌避雷器工频参考电压分布在18～19kV之间，为保险起见，可适当扩大到18～20kV。可选择限流无感电阻的阻值R_A的范围为

U_A的确定方式与U_D相同，以10kV电力系统中额定电压17kV避雷器为例，其工频参考电压不会超过18～20kV之间，可选择U_A＝20-18＝2kV，为避免意外，选择3kV可有足够的冗余量来计算选择电阻值，选择R_A＝3MΩ，通过前述的推算过程可通过一次升压过程完成所有并联支路的氧化锌避雷器工频参考电压、持续电流的测量目标。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (9)

1.一种多只避雷器交直流参考电压同步测量系统，其特征在于：它包括电源、限流无感电阻R1、限流无感电阻R2、参考电压采样装置和泄漏电流采样装置，其中，所述限流无感电阻R1的一端连接电源的一端，限流无感电阻R1的另一端连接氧化锌避雷器试品MOV1的一端，氧化锌避雷器试品MOV1的另一端连接电源的另一端，限流无感电阻R2的一端连接电源的一端，限流无感电阻R2的另一端连接氧化锌避雷器试品MOV2的一端，氧化锌避雷器试品MOV2的另一端连接电源的另一端，电源的另一端接地，参考电压采样装置的第一电压信号采集端u1的两极分别连接氧化锌避雷器试品MOV1的两端，参考电压采样装置的第二电压信号采集端u2的两极分别连接氧化锌避雷器试品MOV2的两端，泄漏电流采样装置的第一电流信号采集端i1连接氧化锌避雷器试品MOV1的另一端，泄漏电流采样装置的第二电流信号采集端i2连接氧化锌避雷器试品MOV2的另一端。

2.根据权利要求1所述的多只避雷器交直流参考电压同步测量系统，其特征在于：它还包括限流无感电阻Rn，所述限流无感电阻Rn的一端连接电源的一端，限流无感电阻Rn的另一端连接氧化锌避雷器试品MOVn的一端，氧化锌避雷器试品MOVn的另一端连接电源的另一端，参考电压采样装置的第n电压信号采集端un的两极分别连接氧化锌避雷器试品MOVn的两端，泄漏电流采样装置的第n电流信号采集端in连接氧化锌避雷器试品MOVn的另一端。

3.根据权利要求2所述的多只避雷器交直流参考电压同步测量系统，其特征在于：所述电源为直流电源发生器或工频试验变压器的电压源。

4.根据权利要求2所述的多只避雷器交直流参考电压同步测量系统，其特征在于：所述限流无感电阻R1、限流无感电阻R2和限流无感电阻Rn均为阻性无感电阻。

5.根据权利要求3所述的多只避雷器交直流参考电压同步测量系统，其特征在于：参考电压采样装置的第一电压信号采集端u1用于采集氧化锌避雷器试品MOV1两端的电压，参考电压采样装置的第二电压信号采集端u2用于采集氧化锌避雷器试品MOV2两端的电压，参考电压采样装置的第n电压信号采集端un用于采集氧化锌避雷器试品MOVn两端的电压；

泄漏电流采样装置的第一电流信号采集端i1用于采集氧化锌避雷器试品MOV1的直流泄漏电流或工频阻性泄漏电流，泄漏电流采样装置的第二电流信号采集端i2用于采集氧化锌避雷器试品MOV2的直流泄漏电流或工频阻性泄漏电流，泄漏电流采样装置的第n电流信号采集端用于采集氧化锌避雷器试品MOVn的直流泄漏电流或工频阻性泄漏电流。

6.根据权利要求5所述的多只避雷器交直流参考电压同步测量系统，其特征在于：所述参考电压采样装置与泄漏电流采样装置为同步采样。

7.根据权利要求2所述的多只避雷器交直流参考电压同步测量系统，其特征在于：所述氧化锌避雷器试品MOV1、氧化锌避雷器试品MOV2和氧化锌避雷器试品MOVn均由并联在一起的同一电压等级的多支氧化锌避雷器组成。

8.根据权利要求2所述的多只避雷器交直流参考电压同步测量系统，其特征在于：当电源为直流电源发生器时，限流无感电阻R1、限流无感电阻R2或限流无感电阻Rn的阻值R_D为：

其中，U_D为氧化锌避雷器试品MOV1、氧化锌避雷器试品MOV2或氧化锌避雷器试品MOVn的直流参考电压最大值与最小值的差值电压。

9.根据权利要求2所述的多只避雷器交直流参考电压同步测量系统，其特征在于：当电源为工频试验变压器的电压源时，限流无感电阻R1、限流无感电阻R2或限流无感电阻Rn的阻值R_A为：

其中，U_A为氧化锌避雷器试品MOV1、氧化锌避雷器试品MOV2或氧化锌避雷器试品MOVn的工频参考电压最大值与最小值的差值电压。

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