关于避雷器带电测试技术探讨

关于避雷器带电测试技术探讨

摘 要：避雷器是一种能释放雷电兼能释放电力系统操作过电压能量，保护电工设备免受瞬时过电压危害，又能截断续流，不致引起系统接地短路的电器装置。本文详细阐述了避雷器带电测试方法，并对其现场测试数据进行了简要说明分析。

关键词：避雷器；带电测试；测试技术

1 现状分析

当前，对避雷器的状态监测的有效手段之一是在线检测，在线检测目前普遍采用的方法是测量避雷器的全电流，具体是在110kV等级及以上的避雷器的下端接地回路上安装泄漏电流监视仪，通过定时人工巡视来监视泄漏电流的大小与变化趋势或将数据远传到检测中心进行统一分析，通过记录全电流读数来判断避雷器的老化和绝缘损坏程度。然而这些测量方法所得到的全电流中包含了避雷器表面的泄漏电流、内部的泄漏电流以及本体电容电流等的总和，它不能有效反映避雷器内部绝缘的真实运行情况，目前在线监测获取数据的片面性以及较高的购置、安装和维护成本，决定了它无法全面透彻的反应避雷器的运行状况。在这种情况下，进行避雷器带电测试工作就显得十分必要，通过测量避雷器的全电流中阻性电流和边相的阻性电流，可以清晰准确的分析出避雷器的运行状况，为状态检修工作提供最直观的数据以供判断。

目前我辖区共有20多所变电站，每年在雷雨来临之前，应将110kV、35kV及10kV避雷器全部进行测试，以前对避雷器传统的检修方式为停电检修，工作量大，停电面积大，有的设备无法停电就造成了避雷器漏试，有相当一部分的避雷器仍是性能良好的，一拆一装，增加了作业人员的工作量，同时造成了人力及物力不必要的浪费。

2 避雷器带电测方法

近年来，公司就开展状态检修测试工作，先后引进多台带电测试设备，其中就有一台避雷器带电测试仪，可以对避雷器进行带电测试，在一定程度上取得了比较良好的效果，并且有效地提高了工作效率，但在对测试人员安全上提出一定的问题，根据几年的测试工作，对氧化锌避雷器的测试方法进行如下探讨。

2.1 带电测试全电流

全电流测试方法是（图1所示）：将毫安表并联在放电计数器（JS）上即可进行测量，因为JS内的阀片电阻约为1～2kΩ，毫安表的内阻仅为十几欧姆，所以流过毫安表的电流基本上为流过避雷器的全电流。从原理上讲，放电计数器分流造成的误差不大于3%。测量时，也可用经桥式整流器连接的直流毫安表。当相同电压等级和规格的避雷器相互对比，电流增大到2～3倍时，往往认为已达

到危险界限。现场测量表明，这一标准可以有效地检测氧化锌避雷器在运行中的劣化。

图1 全电流测试一 图2 全电流测试二

鉴于这种实际用途，目前制造厂家采用图2所示的原理接线，即在计数器前边串一只全电流毫安表，在运行电压下测量全电流值，根据此电流值大小，判断MOA的运行状态，实现了避雷器全电流实时监测。巡视人员通过全电流指示大小和三相对比，可以很方便判断设备是否有缺陷。

2.2 带电测试阻性电流

检测流经氧化锌避雷器的阻性电流分量或由此产生的功耗能发现MOA早期老化。通常，可采用MOA带电测试仪测量阻性电流。我国第一代MOA带电测试阻性电流引进日本技术，电流信号I通过TA（电流互感器）在避雷器的接地端取得，电压信号U通过TV（电压互感器）在二次侧取得，如图3所示。

图3 采用第一代MOA带电测试仪测量阻性电流

电压信号U经过移相器产生U0与电流信号I中的容性电流同相，再经过放大器产生G（U0），与电流信号I一起放入差分放大器。在差分放大器中，容性电流与G（U0）相减；再由乘法器等反馈跟踪，计算可控增益放大器的增益大小G，直至电流信号中的容性电流抵消掉，剩下的便仅有阻性电流IR，再根据U及IR，即可获得MOA的功率损耗P了。

现场测试研究表明，当三个同类MOA组成三相而呈一字形排列时，该方法读出的三相各自的IR及P往往相差很大，通常边相数据不准，两边相中一相较真实值偏大，另一相较真实值偏小。归咎原因是由于三相相间耦合电容造成的。受此影响，使得边相MOA上沿高度方向各处的电位已不同相，即并不都与外施电压的相位保持相同，给正确测量带来严重误差。

鉴于上述MOA带电测试仪在阻性电流测量中存在的边相数据不准的现象，经过反复研究，形成现在应用比较广泛的避雷器带电测试仪器。该仪器所需电流信号通过TA（电流互感器）从氧化锌避雷器的接地端取得，电压信号经电压隔离器通过TV（电压互感器）二次侧取得。电流、电压信号经放大单元，完全数字化后进行数字计算，得出被测MOA 的全电流、阻性电流。由于该仪器具有校正功能，能正确测出运行中的中间相、边相MOA的阻性电流基波值。图4、图5分别为使用该仪器测量一字性排列的MOA中相及一个边相的阻性电流的接线图。

图4 测量中相阻性电流 图5 测量边相阻性电流

在图4中，主TA接于B相氧化锌避雷器的接地引下线中，取得全电流信号IX，电压信号UX取自B相TV二次侧，经电压隔离器连至主机。在主机内，信

号经过放大转换成数字化，傅氏变换将全电流IX和电压UX分解成基波和3、5、7次谐波，全电流基波在电压基波上的投影即为阻性电流基波IR1。装置还将全电流减去容性电流基波所得的差值作为阻性电流IR输出。当氧化锌避雷器两端的电压是正弦波时，IR是阻性电流的真实值。

在图5中，当测量A相时，主TA、副TA分别取被测相A相和辅助相C相氧化锌避雷器的全电流，电压信号取自被测相A相TV二次侧。由于B相氧化锌避雷器对边相（A和C相）的作用，A相氧化锌避雷器全电流基波在A相电压基波的投影，不是A相氧化锌避雷器阻性电流基波的真实值，应加以校正。

校正方法如下：为了便于分析，设A、C相的交流小电流特性接近，若B相氧化锌避雷器对A、C相氧化锌避雷器没有作用，则A、C相全电流基波I′C与I′A的夹角为120°。由于B相对A、C相氧化锌避雷器的作用是对称的（取校正角为a），主TA取得IA，副TA取得IC，则可算出A、C两相电流的相位差aIC-IA=2a+120°，校正角a=（aIC-IA-120°）/2，把校正角a输入主机，IA的基波在被校正的A相电压基波上的投影，即为A相氧化锌避雷器的阻电流基波。

测量C相氧化锌避雷器时，主TA取C相氧化锌避雷器的总电流信号，电压隔离取C相TV电压，校正角输入负a。

3 测试数据分析

在现场进行避雷器带电测试，由于受到各种干扰的影响，测得的数据不是都很理想。这就对我们进行数据分析提出一些要求，以便在分析中得出正确的判断。因为避雷器的缺陷，全电流的增长变化不是很明显，阻性电流测试便成为很重要的检测手段。

而影响阻性泄露电流增大的原因主要包括：瓷套内外表面的沿面泄漏、阀片沿面泄漏及阀片非线性阻性分量、绝缘支撑件的泄漏等，它受运行电压大小、天气、湿度等影响，因此，现场测试时，单纯考虑全电流和阻性电流数值的大小，不与往年数据进行比较，会影响判断的准确性。

因此，带电测量运行电压下的泄露电流及其阻性分量是判断避雷器运行状态好坏的重要手段。