电压谐波对金属氧化物避雷器泄漏电流 及其阻性分量的影响

邵 涛1,2，周文俊3，闫华光4，孙广生1，徐小宇1,2

（1．中国科学院电工研究所，北京 100080；
2．中国科学院研究生院，北京 100039；
3．武汉大学电气工程学院，湖北省 武汉市 430072；
4．中国电力科学研究院，北京 100085）


INFLUENCE OF VOLTAGE HARMONICS ON LEAKAGE CURRENT AND ITS
RESISTIVE COMPONENT OF MOA

SHAO Tao1,2，ZHOU Wen-jun3，YAN Hua-guang4，SUN Guang-shen1，XU Xiao-yu1,2

（1．Electrical Engineering Institute of Chinese Academy of 
Science，Beijing 100080，China；
2．Graduate School of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100039，China；
3．School of Electrical Engineering，Wuhan University，Wuhan 
430072，Hubei Province，China；
4．China Electric Power Research Institute，Beijing 100085，China）

　　ABSTRACT：On the basis of MOA’s characteristics of AC voltage vs resistive current the influence of voltage harmonics on resistive component in leakage current is analyzed. Simulation results show that the influence of voltage harmonic component on MOA’s resistive component in leakage current is obvious, when the content of voltage harmonics are same, the influence of the phases of the harmonics on resistive current and its harmonic components is stronger and the influences of different orders of harmonics are different. The fundamental component in MOA’s resistive current is slightly influenced by the voltage harmonics and the 3rd order of harmonics in MOA’s resistive current is strongly influenced by voltage harmonics. These analysis results are verified by tests of high voltage valve elements.
　　KEY WORDS：MOA；Leakage current；Voltage harmonics；Power system

　　摘　要：根据金属氧化物避雷器（MOA）的交流电压?阻性电流特性分析了电压谐波对泄漏电流阻性分量的影响。仿真结果表明电压谐波对MOA泄漏电流阻性分量影响明显，电压谐波含量相同时，谐波相位对阻性电流及其谐波分量的影响较大，不同次谐波，其相位的影响不同，MOA阻性电流基波分量受电压谐波影响最小，3次谐波分量受电压谐波影响最大。对高压阀片进行的谐波试验结果验证了以上分析结果。
　　关键词：MOA；泄漏电流；电压谐波；电力系统

1 引言
　　目前判别金属氧化物避雷器（MOA）运行状况的方法中多数以阻性电流峰值及基波阻性电流有效值或幅值为判据[1-4]，采用补偿法测量阻性分量，常被提及的是电压谐波对容性电流的影响，但容性电流一般较少需要监测，且已有一些消除其影响的方法，因此阻性电流受电压谐波影响的程度更值得关注。文[5]根据MOA阀片交流电压–阻性电流（U-I_R）特性仿真分析3次电压谐波U3及其相位Φ₃对阻性电流的影响，其中U₃含量分别取为5% U₁（基波分量）、10% U₁。文[6]的仿真分析侧重于阻性电流中3次谐波受影响的程度。本文在上述研究的基础上分析电压谐波对MOA泄漏电流阻性分量的影响。
　　MOA在小电流领域可用非线性电阻R与电容C组成的并联电路来等效，MOA泄漏电流中容性电流为I_C，阻性电流为I_R，如图1所示。

　　设对MOA施加的电压为
　　
式中 Φ_n为各次电压谐波的相位角；n为谐波次数，n=3, 5, 7,…,+∞。由于在小电流区域的电容C变化很小，即dC/dt =0，则泄漏电流容性分量为
　　
　　
各次谐波分量相位角，R₁、R_n为不同频率对应的非线性电阻。
　　式(2) _~ (3)中，来源于MOA的非线性电阻， 来源于电压谐波，由此可见，MOA泄漏电流中容性分量与阻性分量均会受到电压谐波影响。

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