一、概述
武漢中旭（）ZX3013型氧化鋅避雷器帶電測試儀是用于檢測氧化鋅避雷器電氣性能的儀器，該儀器適用于各種電壓等級的氧化鋅避雷器的帶電或停電檢測，從而及時發(fā)現(xiàn)設備內(nèi)部絕緣受潮及閥片老化等危險缺陷。
儀器操作簡單、使用方便，測量全過程由單片機控制，可測量氧化鋅避雷器的全電流、阻性電流及其諧波、工頻參考電壓及其諧波、有功功率和相位差，大屏幕可顯示電壓和電流的真實波形。儀器運用數(shù)字波形分析技術，采用諧波分析和數(shù)字濾波等軟件抗干擾方法使測量結果準確、穩(wěn)定，可準確分析出基波和3～7次諧波的含量，并能克服相間干擾影響，正確測量邊相避雷器的阻性電流。本機配有高速面板式打印機，可充電電池，試驗人員在現(xiàn)場使用十分方便。儀器采用*的高速磁隔離數(shù)字傳感器直接采集輸入的電壓、電流信號，保證了數(shù)據(jù)的可靠性和安全性。
二、儀器特點
1.      本機采用大屏幕液晶顯示，全中文菜單操作，使用簡便。
2.      高精度采樣、處理電路，*的傅里葉諧波分析技術，確保數(shù)據(jù)更加可靠。
3.      儀器采用*的高速磁隔離數(shù)字傳感器直接采集輸入的電壓、電流信號，保證了數(shù)據(jù)的可靠性和安全性。
4.      本儀器可以使用電場感應的方法代替PT二次接線。
5.      支持無同步電壓取樣方式。
6.      本儀器可以三相同測，自動補償，使用特別方便
7.      具有阻性電流基波峰值輸出、邊相校正等功能。
8.      儀器配有可充電電池、日歷時鐘、微型打印機，可存儲120組測量數(shù)據(jù)；
三、儀器面板示意圖
面板說明：
1---參考電壓輸入端；      2---A相泄漏電流輸入端；       3--- B相泄漏電流輸入端；
4---C相泄漏電流輸入端；  5---測量接地端；               6---微型打印機；
7---安全接地端；          8---充電插座；                 9---電源開關；
10--大屏幕液晶顯示器;     11---觸摸鍵盤區(qū)；
▲增大 ▼減小 ▼功能  ↙確定
四、主要技術參數(shù)
Ø    全電流測量范圍： 0—20mA有效
50Hz/60Hz  準確度：±（讀數(shù)×5%＋5µA）
Ø    阻性電流基波測量準確度（二次法不含相間干擾）：±（讀數(shù)×5%＋5µA）
Ø    電流諧波準確度：±（讀數(shù)×10%＋10µA）
Ø    參考電壓輸入范圍：25V—250V有效值，總諧波含量＜30%  50Hz/60Hz
Ø    參考電壓測量準確度：±（讀數(shù)×5%＋0.5V）
Ø    電壓諧波測量準確度: ±（讀數(shù)×10%）
Ø    基波電流與基波電壓間夾角：0-360°
Ø    電池工作時間：主機6小時  充電電源：220V±10%  50Hz/60Hz  充電時間：5小時
Ø    主機體積：325×280×140
Ø    主機重量：3.5Kg(不含線纜)
Ø    工作環(huán)境：溫度：-10—50℃  濕度：＜90%
 
五、操作模式
1．有線模式：
儀器輸入PT二次電壓作為參考信號，同時輸入MOA電流信號，經(jīng)過傅立葉變換可以得到電壓基波U1、電流基波峰值Ix1p和電流電壓角度Φ。因此與電壓同相分量為阻性電流基波峰值（Ir1p），正交分量是容性電流基波峰值（Ic1p）：
Ir1p=Ix1pCOSΦ       Ic1p=Ix1pSINΦ
考慮到δ=90°—Φ相當于介損角，直接用Φ評價MOA也是十分簡捷的：沒有“相間干擾”時，Φ大多在81°~86°之間。按“阻性電流不能超過總電流的25%”要求，Φ不能小于75.5°，可參考下表對MOA性能分段評價：
 

實際上Φ<80°時應當引起注意。
接地:
測量前先連接地線，測量完zui后拆接地線！如果接地點有油漆或銹蝕必須清除干凈。
參考電壓：
參考電壓信號線一端插入?yún)⒖茧妷翰遄?，另一端接被測相PT二次低壓輸出：小黑夾子接中性點(x)，小紅夾子接待測相電壓(a/b/c)。外施法測量時接升壓變壓器的測量繞組。如果PT距離較遠，可使用加長線。
電流信號：
先將泄漏電流信號線插頭插入儀器，后將另一端夾子夾到（或通過絕緣竿搭到）被測相MOA放電計數(shù)器上端。試驗室內(nèi)可將無放電計數(shù)器的MOA放到絕緣板上，由MOA下端取電流信號。電流信號不能使用加長線。                              
接線圖如下：（圖二）

2．感應模式：
在MOA底座上設置電場感應傳感器，其感應電流超前電場強度（母線電壓）90°，經(jīng)過積分運算后與電場強度或母線電壓同相位，因此可以用電場感應傳感器的信號作為測量參考。儀器輸入電場感應傳感器信號，同時輸入MOA電流信號，經(jīng)過傅立葉變換可以得到電場基波E1、電流基波峰值Ix1p和電流電場角度Φ。與電場同相分量為阻性電流基波峰值（Ir1p），正交分量是容性電流基波峰值（Ic1p）。
使用B相感應信號作參考
因為A/C兩個邊相對B相底座的電場影響抵消，應將感應板設置到B相MOA底座上與A/C相相對稱的位置，可以得到B相正確的相位信息。A/C相MOA底座電場受B相影響，不要將感應板設置到A/C相MOA底座上。
接線圖如下：（圖三）

3．無線模式：
氧化鋅避雷器帶電測試儀僅僅需要一根電流線，取到電流信號即可測量出全電流和阻性電流。(此模式為快速測試，僅需要B相電流信號，按測量后為等待狀態(tài)。依次接A、B、C相放電計數(shù)器上端，打印機開始工作為一相測量周期結束，測量完后關機退出)
電流信號
       先將泄漏電流信號線插頭插入儀器，后將另一端夾子夾到（或通過絕緣竿搭到）被測相MOA放電計數(shù)器上端。試驗室內(nèi)可將無放電計數(shù)器的MOA放到絕緣板上，由MOA下端取電流信號。電流信號不能使用加長線。
接線圖如下：（圖四）

4．三相同測：
接地:
測量前先連接地線，測量完zui后拆接地線！如果接地點有油漆或銹蝕必須清除干凈。
參考電壓
參考電壓信號線一端插入?yún)⒖茧妷翰遄?，另一端接B相PT二次低壓輸出。
電流信號
       先將泄漏電流信號線插頭插入儀器，后將另一端的四個夾子夾到（或通過絕緣竿搭到）A,B,C相MOA放電計數(shù)器上端和地端。電流信號不能使用加長線。
                              
六、儀器操作步驟
l         打開電源開關, 屏幕出現(xiàn)如下開機界面。

主菜單的具體操作說明如下：
l         線路編號：按“▼”鍵將光標指向“線路編號”，按“↙”鍵進入；按“▼”鍵選擇要調(diào)整的位置，此位置下會有一個小光標；按 “▲”、“▼” 鍵進行選擇，所有位調(diào)整完成后，按“↙”鍵。
l         PT變比：按“▼”鍵將光標指向“PT 變比”，按“↙”進入；按“▼”鍵選擇要調(diào)整的位置，此位置下會有一個小光標；按 “▲”、“▼” 鍵進行選擇，所有位調(diào)整完成后，按“↙”鍵。
l         測試相序：按“▼”鍵將光標指向“測試相序”，按“↙”進入；按“▼”鍵選擇要調(diào)整的位置，此位置下會有一個小光標；按 “▲”、“▼” 鍵進行選擇，所有位調(diào)整完成后，按“↙”鍵。其中A,B,C表示單相測量,X表示三相同測.
l         補償角度：調(diào)整方法同上，一般相間干擾的影響大約在2°~ 5°，由于準確測算干擾量有一定困難，一般不提倡硬性補償，而是將其設置為0.0°,可以按規(guī)程要求，縱向比較一段時間內(nèi)數(shù)據(jù)變化趨勢。如果需要調(diào)整邊相校正角，可參考后面“測量原理”的有關章節(jié).如果選擇三相同測,角度自動補償.
l         日期：調(diào)整方法同上，用“▼”鍵選擇要調(diào)整的項目年、月、日、時、分、秒，用“▲”、“▼”鍵進行調(diào)整，全部調(diào)整完后，按“↙”鍵。
l         模式 ： 按“↙”將會在有線,感應,無線三種模式之間切換.
l         查看：按鍵盤“▼”鍵將光標指向“查看”，按“↙”進入（如圖七所示）；按 “▲、▼、▼” 鍵選擇要查看的數(shù)據(jù)，按“↙”鍵顯示該組數(shù)據(jù)；


 測量：按“▼”鍵使光標指向“測試”，按“↙”進入測量，出現(xiàn)圖八所示測量畫面。


l         測試完畢，會出現(xiàn)測試結果，如圖九所示。

顯示： 轉換顯示畫面，顯示全部測試信息，或簡要顯示。如果是三相同測,按“▲”,“▼”可以循環(huán)顯示三相的信息
打印：可將測量的數(shù)據(jù)打印出來，但不存儲
存儲：存儲當前數(shù)據(jù)，選擇好數(shù)據(jù)的存儲位置，按“↙”鍵保存。
退出：退出測量，回到系統(tǒng)主菜單。
七、測量原理
1．測量原理
輸入電流電壓經(jīng)過數(shù)字濾波后，取出基波，然后用投影法計算出阻性電流基波峰值Ir1p=Ix1p.cosφ，因基波數(shù)值穩(wěn)定，故目前普遍采用Ir1p衡量避雷器性能。
    總電流基波峰值Ix1p在電壓基波U1（E1）方向投影為Ir1p，在垂直方向投影為Ic1p，φ為電流電壓基波相位角，其中包含選定的補償角度(圖十一)。因此，用φ和Ir1p均能直觀衡量MOA性能。
Ic1p          Ix1p       A相  B相  C相             Ib
                      雜散
                           電容                    
 
                                    Ia(有干擾)   Ic(有干擾)
φ
             Ir1p    U1                       Ia(無干擾)   Ic(無干擾)
     圖十一、投影法           圖十二、一字排列避雷器    圖十三、AC相受B相影響
 
2．相間干擾
現(xiàn)場測量時，一字排列的避雷器(圖十二)，中間B相通過雜散電容對A、C泄漏電流產(chǎn)生影響，使A相φ減小，阻性電流增大，C相φ增大，阻性電流減小甚至為負，這種現(xiàn)象稱相間干擾(圖十三)。
    一種方法是補償相間干擾：假設Ia、Ic無干擾時相位相差120°，假設B相對A、C相干擾是相同的；
將電壓取B相，電流取C相，測得φ1=φcb；再將電流取A相，測得φ1=φab；則C相電流與A相電流之間的相位差φca=φcb-φab；
選擇校正角Dφ=(φca -120°) / 2，將此值在主菜單中置入儀器即可；
選擇好相序，儀器會根據(jù)所選相序自動進行角度補償（A相加Dφ，B相不要補償即選0，C相減Dφ）。
這種方法實際上對A、C相阻性電流進行了平均，也有可能掩蓋問題。因此還是建議考核沒有邊相補償?shù)脑紨?shù)據(jù)?，F(xiàn)場的干擾可能是復雜的，如果不能進行合理補償，則建議記錄沒有補償?shù)脑紨?shù)據(jù)(即補償角度為0)，從阻性電流的變化趨勢判斷避雷器性能。
    如果允許，可以只給待測相加電，以取得數(shù)據(jù)。而試驗室測量不必考慮相間干擾。
3．避雷器性能判斷
避雷器性能可以從阻性電流基波峰值Ir1p判斷，但從電流電壓角度Φ判斷更有效，因為90°-Φ相當于介損角。如果規(guī)定阻性電流小于總電流的25%，對應的φ為75°；
無相間干擾時：

 
有相間干擾時，產(chǎn)生誤差：

 
實際測量時應考慮此誤差影響，盡管有此相間干擾誤差，但判斷MOA性能還是可行的。如僅用Ir1p判斷，在90°附近會有若干倍的變化，此時不如直接查看角度更合理。
4、實際應用過程中注意
由于本儀器可以三項同側，自動補償，所以使用時候特別方便。上邊所說的相間干擾等問題在三相同側的時候已經(jīng)由儀器自動計算出來，不需要試驗人員計算?？傊褂帽緝x器時候，只要接好測試線，打開儀器測試就可以。所有的問題儀器已經(jīng)解決了。
八、測試數(shù)據(jù)說明：
Ux：參考電壓有效值。它僅含基波和 3、5、7 次諧波。計算公式為：
Ux = √(U1)2 + (U3)2 + (U5)2 + (U7)2 
變比Ku=1.000已經(jīng)乘到 U中，如果Ku 設置為PT變比，將顯示母線電壓。 感應板方式用 E 表示電場強度，基本單位為V/m，計算公式與電壓類似。
U1:為試驗電壓基波有效值。當諧波含量較小時，U1≈Ux
U357%：電壓的3、5、7 次諧波占電壓基波的相對含量，單位為％。
感應板方式用E357%表示。
Ix：全電流有效值。它僅含基波和3、5、7 次諧波。
Ixp：全電流峰值，即Ix的峰值。
Ix1、Ix3、Ix5、Ix7:全電流1、3、5、7次有效值。
Ir：阻性電流有效值。它僅含阻性電流基波和阻性電流3、5、7次諧波。 Irp：阻性電流峰值，即Ir 的峰值。
Ir1p：阻性電流基波峰值。
Ic1p：容性電流基波峰值。
MOA全電流既含有 MOA非線性產(chǎn)生的高次諧波，也含有母線電壓諧波產(chǎn)生的高次諧波。與Irp 相比 Ir1p 更加穩(wěn)定真實。因此建議用 Ir1p作為阻性電流指標。
儀器采用投影法計算：
Ir1p = Ix1p sinΦ
Ic1p = Ix1p cosΦ
圖十一其中Φ 為電流超前電壓角度，其中已經(jīng)包含補償角度Φ0。
注意：（1）Φ 超過 90°Ir1p 為負值，超過 180°Ic1p 也為負值。（2）如果 Ix 波形是平頂?shù)模琁c1p可大于Ixp。
P：有功功率。
說明：（1）Ku 應設置為 PT 變比以獲得運行電壓下 MOA 功耗。（2）如果參考電壓是線電壓方式，U1 還除以  3 。（3）感應板方式假定U1=1000V，功率名稱改為Pkv，可以乘實際電壓（以kV為單位）以獲得運行電壓下MOA功耗。
Cx：MOA電容量。計算公式如下：
Ic1
Cx =
2πf U1
Ic1為容性電流有效值，U1 是基波電壓有效值，f是電網(wǎng)頻率。
說明：（1）Ku 應設置為 PT 變比以獲得運行電壓下 MOA 電容量。（2）如果參考電壓是A-B或C-B方式，U1 還除以  3 。（3）感應板方式假定U1=1000V，電容名稱改為Ckv，可以除以實際電壓（以kV為單位）以獲得運行電壓下MOA電容。
Ir3p、Ir5p、Ir7p：3、5、7次阻性電流諧波峰值。
說明：Ir3p、Ir5p、Ir7p 與諧波算法有關。因此 Ir、Irp 和阻性電流波形都受到諧波算法影響。
Φ：電流超前電壓角度，其中已經(jīng)包含補償角度Φ0。
十一、設備成套：
本設備出廠應包括如下部分：
1．外包裝箱                           一個
2．               一臺
3．電場感應傳感器                     一個
4．電流、電壓輸入線                 一套
5．電源線                          一根
6．接地線                          一根
7．產(chǎn)品說明書                       一份
8. 產(chǎn)品合格證及出廠檢測報告          一份