氧化锌避雷器泄漏电流测试仪检测超差原因分析

氧化锌避雷器泄漏电流测试仪检测超差原因分析

王飞

（云南电力科学研究院云南昆明650217）

摘要：本文针对氧化锌避雷器泄漏电流测试仪实验室检测阻性电流峰值误差超差的原因进行了深入研究和分析，结合实验室的实际检测方法，从阻性基波和阻性3次谐波特性的分析，得出了氧化锌避雷器泄漏电流测试仪误差超差的原因，也给出了相应的改进建议，为提高氧化锌避雷器泄漏电流测试仪在实验室中检定的合格率以及保证电网安全稳定的运行。

关键词：阻性基波电流；谐波电流；初始相角

一、概述

在电力系统预防性及交接试验中，多用氧化锌避雷器阻性电流测试仪测量氧化锌避雷器的交流参数，主要测量项目涉及全电流、阻性电流、容性电流等参数。目前电力系统内使用的避雷器测试仪型号繁杂，性能质量残次不齐，选择不当或者仪器自身性能缺陷即可能导致对氧化锌避雷器运行运行状态的误判，进而造成不必要的损失，因此对氧化锌避雷器泄漏电流测试仪的周期检定以达到质量受控的目的是十分必要的。本文针对氧化锌避雷器泄漏电流测试仪实验室检测阻性电流峰值误差超差的原因进行了深入研究和分析，得出了相应的改进意见和指导

二、实验室检测氧化锌避雷器泄漏电流测试仪的方法

目前，实验室开展氧化锌避雷器泄漏电流测试仪检定的标准装置采用标准源方式设计的，即通过标准装置可对被试避雷器测试仪提供标准的参比电压和全电流信号，可同时对试品的全电流、阻性电流、容性电流、有功功率、参比电压、相位角、各次谐波电流分量功能进行校准；同时，标准装置在给出参比电压和全电流时可同步引出各次谐波电流分量，通过该方式，标准装置去上级单位溯源时可在全电流背景下同时引出各次谐波电流分量，提高了标准装置的可溯源性。标准装置的工作接线图如图1所示，将标准装置的参比电压输出端和全电流输出端和被试避雷器测试仪的相应端子直接对应连接即可。校准装置分为上位机和下位机两部分，其中通过上位机界面，检定人员可设置有关的校准量（全电流、阻性电流、容性电流、有功功率、参比电压、相位角、各次谐波电流分量）；下位机为标准装置的具体执行机构，即通过通信连接口响应上位机的各种命令参数，具体的生成参比电压和全电流。

图1实验室检测氧化锌避雷器泄漏电流测试仪接线图

实验室检定氧化锌避雷器泄漏电流测试仪是依据JJG198-97《氧化锌避雷器泄漏电流测试仪检定规程》来开展的，一般避雷器测试仪的准确度等级为电流基波2.0级、电流谐波为5.0级，在计算测试仪误差时通常都采用相对误差的形式来判定测试仪的准确度，相对误差的计算方法为：

三、氧化锌避雷器泄漏电流测试仪误差超差分析

在对氧化锌避雷器泄漏电流测试仪不合格原因的长期统计和分析来看，集中出现的误差超差现象都是阻性电流峰值超差，如果阻性电流里包含了3、5次等谐波的话，超差的概率则加大，但如果把阻性电流里的谐波分量单独进行测量时，则误差又在被试品的准确度范围内。针对这一阻性电流峰值超差的现象，经过长时间的比对试验和数据分析，找到了这一问题的原因。实验室抽取一台济南泛华佳业微电子技术有限公司生产AI-6301型的氧化锌避雷器泄漏电流测试仪进行校验，得出的各电流峰值与标准装置电流的比较如表1所示，可以明显看出测试仪所测得的阻性电流基波峰值与标准装置所输出的阻性电流基波完全不符，而测试仪所测得阻性电流基波峰值和3次阻性电流峰值分量又与标准装置输出的分量基本一致。

现在基波及各次谐波的阻性分量幅值已经得出，而各次谐波的初始相位还没有确定，由于电阻特性，阻性电流与电压的相对角度为0，电容特性超前电压90度的关系，所以各谐波阻性电流的初始相位Φn=Φun，Φun为各次谐波电压的采样时刻初始相位，即阻性电流的各次谐波的初始相位与电压的初始相位相等。各谐波电压的初始相位由电压采样值经过傅里叶正变得到。

在实验室检测避雷器测试仪的标准装置的电压和电流信号是完全独立的，其目的也就是模拟现场带电测试仪避雷器时的工况，现场测试避雷器时电压信号取得PT的二次端，电流信号取得是避雷器末频，如果避雷器的泄漏电流是纯容性的话，那么泄漏电流信号的相角应该超前电压信号90度，如果是纯阻性的话则和电压信号同相位，如果泄漏电流中含有阻性谐波分量的话，那么阻性谐波分量的初始相角一定和电压信号同相位，氧化锌避雷器泄漏电流测试仪所有电流分量的相角都是相对于电压信号的，也就是电压信号的初始相角作为基准。阻性电流基波和阻性电流谐波的初始相角为同相且和电压信号的初始相角同相，如图2所示，该图为阻性电流通过傅里叶分解以后得到的阻性基波和3次阻性谐波的分解图，从图中得知阻性基波和3次谐波的初始相角是相同的，那通过傅里叶合成以后的阻性电流峰值是否是基波和谐波各峰值的代数和呢？显然不是，从图中可以看出3次谐波的波谷和基波的波峰刚好在同一时间点上，那合成以后电流峰值也不是各峰值的代数相减，要想阻性电流峰值为基波和3次谐波峰值的代数和，必须3次阻性谐波超前或者滞后基波180度才能得到，如图3所示，这样我们可以看出阻性基波峰值刚好和阻性3次谐波峰值重合，阻性电流峰值就是真正意义上的代数和相加了。真正的阻性电流峰值需要通过傅里叶合成以后才能算出。

目前实验室所检定的氧化锌避雷器泄漏电流测试仪阻性电流峰值超差的原因是厂家在定义阻性电流峰值是各基波和谐波的峰值的代数和，从图2可以得知，这样的定义是完全不正确的，只有阻性3次谐波超前或滞后基波180度时如图3所示谐波波峰和基波波峰才在同一时间点上，这样的阻性电流峰值才是基波和谐波波峰的代数和，其他的任意情况都不可能是代数和的关系。因为部分生产厂家的研发人员没有对基波和谐波的定义以及各谐波合成以后的算法做出深入的理解和研发，导致实验室检测避雷器测试仪的阻性电流峰值超差，最终影响测试仪在现场使用的准确性。

四、结束语

本文通过对氧化锌避雷器泄漏电流测试仪以及标准装置测试的基本原理，结合实验室检测的实际情况对现在国内市面上的所生产的氧化锌避雷器泄漏电流测试仪普遍存在的误差超差问题进行了详细的讨论和分析，从而对测试设备给出了相应的改进建议和指导，为提高氧化锌避雷器泄漏电流测试仪在实验室中检定的合格率以及保证电网安全稳定的运行。