關(guān)于避雷器帶電測試技術(shù)探討

黃 澤

（廣東電網(wǎng)責(zé)任有限公司湛江供電局，廣東 湛江 524000）

關(guān)于避雷器帶電測試技術(shù)探討

黃 澤

（廣東電網(wǎng)責(zé)任有限公司湛江供電局，廣東 湛江 524000）

避雷器是一種能釋放雷電兼能釋放電力系統(tǒng)操作過電壓能量，保護(hù)電工設(shè)備免受瞬時(shí)過電壓危害，又能截?cái)嗬m(xù)流，不致引起系統(tǒng)接地短路的電器裝置。本文詳細(xì)闡述了避雷器帶電測試方法，并對其現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)進(jìn)行了簡要說明分析。

避雷器；帶電測試；測試技術(shù)

1 現(xiàn)狀分析

當(dāng)前，對避雷器的狀態(tài)監(jiān)測的有效手段之一是在線檢測，在線檢測目前普遍采用的方法是測量避雷器的全電流，具體是在110kV等級及以上的避雷器的下端接地回路上安裝泄漏電流監(jiān)視儀，通過定時(shí)人工巡視來監(jiān)視泄漏電流的大小與變化趨勢或?qū)?shù)據(jù)遠(yuǎn)傳到檢測中心進(jìn)行統(tǒng)一分析，通過記錄全電流讀數(shù)來判斷避雷器的老化和絕緣損壞程度。然而這些測量方法所得到的全電流中包含了避雷器表面的泄漏電流、內(nèi)部的泄漏電流以及本體電容電流等的總和，它不能有效反映避雷器內(nèi)部絕緣的真實(shí)運(yùn)行情況，目前在線監(jiān)測獲取數(shù)據(jù)的片面性以及較高的購置、安裝和維護(hù)成本，決定了它無法全面透徹的反應(yīng)避雷器的運(yùn)行狀況。在這種情況下，進(jìn)行避雷器帶電測試工作就顯得十分必要，通過測量避雷器的全電流中阻性電流和邊相的阻性電流，可以清晰準(zhǔn)確的分析出避雷器的運(yùn)行狀況，為狀態(tài)檢修工作提供最直觀的數(shù)據(jù)以供判斷。

目前我轄區(qū)共有20多所變電站，每年在雷雨來臨之前，應(yīng)將110kV、35kV及10kV避雷器全部進(jìn)行測試，以前對避雷器傳統(tǒng)的檢修方式為停電檢修，工作量大，停電面積大，有的設(shè)備無法停電就造成了避雷器漏試，有相當(dāng)一部分的避雷器仍是性能良好的，一拆一裝，增加了作業(yè)人員的工作量，同時(shí)造成了人力及物力不必要的浪費(fèi)。

2 避雷器帶電測方法

近年來，公司就開展?fàn)顟B(tài)檢修測試工作，先后引進(jìn)多臺(tái)帶電測試設(shè)備，其中就有一臺(tái)避雷器帶電測試儀，可以對避雷器進(jìn)行帶電測試，在一定程度上取得了比較良好的效果，并且有效地提高了工作效率，但在對測試人員安全上提出一定的問題，根據(jù)幾年的測試工作，對氧化鋅避雷器的測試方法進(jìn)行如下探討。

2.1 帶電測試全電流

全電流測試方法是（圖1所示）：將毫安表并聯(lián)在放電計(jì)數(shù)器（JS）上即可進(jìn)行測量，因?yàn)镴S內(nèi)的閥片電阻約為1～2kΩ，毫安表的內(nèi)阻僅為十幾歐姆，所以流過毫安表的電流基本上為流過避雷器的全電流。從原理上講，放電計(jì)數(shù)器分流造成的誤差不大于3％。測量時(shí)，也可用經(jīng)橋式整流器連接的直流毫安表。當(dāng)相同電壓等級和規(guī)格的避雷器相互對比，電流增大到2～3倍時(shí)，往往認(rèn)為已達(dá)到危險(xiǎn)界限。現(xiàn)場測量表明，這一標(biāo)準(zhǔn)可以有效地檢測氧化鋅避雷器在運(yùn)行中的劣化。MOA早期老化。通常，可采用MOA帶電測試儀測量阻性電流。我國第一代MOA帶電測試阻性電流引進(jìn)日本技術(shù)，電流信號I通過TA（電流互感器）在避雷器的接地端取得，電壓信號U通過TV（電壓互感器）在二次側(cè)取得，如圖3所示。

圖3 采用第一代MOA帶電測試儀測量阻性電流

電壓信號U經(jīng)過移相器產(chǎn)生U0與電流信號I中的容性電流同相，再經(jīng)過放大器產(chǎn)生G（U0），與電流信號I一起放入差分放大器。在差分放大器中，容性電流與G（U0）相減；再由乘法器等反饋跟蹤，計(jì)算可控增益放大器的增益大小G，直至電流信號中的容性電流抵消掉，剩下的便僅有阻性電流IR，再根據(jù)U及IR，即可獲得MOA的功率損耗P了。

現(xiàn)場測試研究表明，當(dāng)三個(gè)同類MOA組成三相而呈一字形排列時(shí)，該方法讀出的三相各自的IR及P往往相差很大，通常邊相數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，兩邊相中一相較真實(shí)值偏大，另一相較真實(shí)值偏小。歸咎原因是由于三相相間耦合電容造成的。受此影響，使得邊相MOA上沿高度方向各處的電位已不同相，即并不都與外施電壓的相位保持相同，給正確測量帶來嚴(yán)重誤差。

鑒于上述MOA帶電測試儀在阻性電流測量中存在的邊相數(shù)據(jù)不準(zhǔn)的現(xiàn)象，經(jīng)過反復(fù)研究，形成現(xiàn)在應(yīng)用比較廣泛的避雷器帶電測試儀器。該儀器所需電流信號通過TA（電流互感器）從氧化鋅避雷器的接地端取得，電壓信號經(jīng)電壓隔離器通過TV（電壓互感器）二次側(cè)取得。電流、電壓信號經(jīng)放大單元，完全數(shù)字化后進(jìn)行數(shù)字計(jì)算，得出被測MOA 的全電流、阻性電流。由于該儀器具有校正功能，能正確測出運(yùn)行中的中間相、邊相MOA的阻性電流基波值。圖4、圖5分別為使用該儀器測量一字性排列的MOA中相及一個(gè)邊相的阻性電流的接線圖。

圖1 全電流測試一

圖2 全電流測試二

圖4 測量中相阻性電流

圖5 測量邊相阻性電流

鑒于這種實(shí)際用途，目前制造廠家采用圖2所示的原理接線，即在計(jì)數(shù)器前邊串一只全電流毫安表，在運(yùn)行電壓下測量全電流值，根據(jù)此電流值大小，判斷MOA的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了避雷器全電流實(shí)時(shí)監(jiān)測。巡視人員通過全電流指示大小和三相對比，可以很方便判斷設(shè)備是否有缺陷。

2.2 帶電測試阻性電流

檢測流經(jīng)氧化鋅避雷器的阻性電流分量或由此產(chǎn)生的功耗能發(fā)現(xiàn)

在圖4中，主TA接于B相氧化鋅避雷器的接地引下線中，取得全電流信號IX，電壓信號UX取自B相TV二次側(cè)，經(jīng)電壓隔離器連至主機(jī)。在主機(jī)內(nèi)，信號經(jīng)過放大轉(zhuǎn)換成數(shù)字化，傅氏變換將全電流IX和電壓UX分解成基波和3、5、7次諧波，全電流基波在電壓基波上的投影即為阻性電流基波IR1。裝置還將全電流減去容性電流基波所得的差值作為阻性電流IR輸出。當(dāng)氧化鋅避雷器兩端的電壓是正弦波時(shí)，IR是阻性電流的真實(shí)值。

在圖5中，當(dāng)測量A相時(shí)，主TA、副TA分別取被測相A相和輔助相C相氧化鋅避雷器的全電流，電壓信號取自被測相A相TV二次側(cè)。由于B相氧化鋅避雷器對邊相（A和C相）的作用，A相氧化鋅避雷器全電流基波在A相電壓基波的投影，不是A相氧化鋅避雷器阻性電流基波的真實(shí)值，應(yīng)加以校正。

校正方法如下：為了便于分析，設(shè)A、C相的交流小電流特性接近，若B相氧化鋅避雷器對A、C相氧化鋅避雷器沒有作用，則A、C相全電流基波I′C與I′A的夾角為120°。由于B相對A、C相氧化鋅避雷器的作用是對稱的（取校正角為a），主TA取得IA，副TA取得IC，則可算出A、C兩相電流的相位差a IC-IA＝2a+120°，校正角a=（a IC-IA-120°）/2，把校正角a輸入主機(jī)，IA的基波在被校正的A相電壓基波上的投影，即為A相氧化鋅避雷器的阻電流基波。

測量C相氧化鋅避雷器時(shí)，主TA取C相氧化鋅避雷器的總電流信號，電壓隔離取C相TV電壓，校正角輸入負(fù)a。

3 測試數(shù)據(jù)分析

在現(xiàn)場進(jìn)行避雷器帶電測試，由于受到各種干擾的影響，測得的數(shù)據(jù)不是都很理想。這就對我們進(jìn)行數(shù)據(jù)分析提出一些要求，以便在分析中得出正確的判斷。因?yàn)楸芾灼鞯娜毕荩娏鞯脑鲩L變化不是很明顯，阻性電流測試便成為很重要的檢測手段。

而影響阻性泄露電流增大的原因主要包括：瓷套內(nèi)外表面的沿面泄漏、閥片沿面泄漏及閥片非線性阻性分量、絕緣支撐件的泄漏等，它受運(yùn)行電壓大小、天氣、濕度等影響，因此，現(xiàn)場測試時(shí)，單純考慮全電流和阻性電流數(shù)值的大小，不與往年數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，會(huì)影響判斷的準(zhǔn)確性。

因此，帶電測量運(yùn)行電壓下的泄露電流及其阻性分量是判斷避雷器運(yùn)行狀態(tài)好壞的重要手段。