一種避雷器在線監測儀性能實地校驗裝置的研究與應用

【摘要】目前，對避雷器在線監測儀的檢測校驗，只能通過常規的避雷器放電計數器對動作次數進行檢測校驗，對于監測儀的電流精度，工作現場則是一直無法開展檢測校驗。本文根據脈沖電流和工頻電流產生原理，通過自行組裝元器件，研制一種避雷器在線監測儀性能實地校驗裝置。該裝置簡單、輕便和實用，能在現場迅速對避雷器在線監測儀的電流精度作出校準和動作次數作出檢驗。

【關鍵詞】避雷器在線監測儀;校驗測試裝置;漏電電流;動作次數

引言

現在傳統的避雷器放電計數器校驗儀只能對避雷器在線監測儀的動作次數進行檢測校驗，工作現場無法檢測其電流精度，電網系統內曾多次發生因避雷器內部受潮、絕緣降低引起的爆炸事件。因此，非常有必要對避雷器在線監測儀的工作狀況進行檢測，保證監測儀指示動作次數和泄漏電流正確，準確地反映避雷器的運行狀況，保障人員的安全與設備的健康。目前，對避雷器在線監測儀的檢測和校驗，只能通過常規的避雷器放電計數器對動作次數進行檢測，對于監測儀的電流精度，工作現場則是一直無法開展檢測校驗，試驗通常是在離線情況下進行的，即首先將在線監測儀從接地回路中拆離開來 然后對獨立的在線監測儀進行試驗判斷它的性能是否良好，這樣的試驗需要將監測儀從正在運行的避雷器接地回路中拆離開，不僅工作需要考慮一定的安全因素，并且需要耗費相當的檢修力量。

本文根據脈沖電流和工頻電流產生原理，通過自行組裝元器件，研制一種避雷器在線監測儀性能實地校驗裝置，該裝置簡單、輕便和實用，能在現場迅速對避雷器在線監測儀的電流精度做出校準和動作次數做出檢驗，實現了在線監測儀的現場校驗試驗，并且可及時準確地更換已經損壞的監測儀，避免錯誤地更換了本身正常的價值較高的監測儀，節約了生產成本，且提高操作人員的安全性。

1.避雷器在線監測儀校驗裝置的研制

1.1 校驗測試裝置原理

該裝置包含兩個功能模塊，一是脈沖電流輸出模塊，能夠輸出≥100A（8 / 20μs）的沖擊電流，利用輸出的沖擊電流測試動作次數。二是標準工頻電流產生模塊，能夠輸出 1mA-5mA（最大值，負載小于500Ω）±3%的交流電流，并安裝有高精度電流表頭且可調節輸出電流幅度，利用輸出的數值現場實地校驗避雷器在線監測儀通過泄漏電流的變化。為了實現上述功能，需要使用高精度電流表并聯在在線監測儀接避雷器端與接地端，測量從監測儀分流下來的泄漏電流。為了能夠最大程度在在線情況下準確測量出避雷器的泄漏電流，并聯的高精度電流表內阻必須遠小于監測儀的內阻，通過比較高精度電流表測量的電流值與在線監測儀本身反映的電流值是否相近，從而判斷出避雷器在線監測儀本身的好壞。避雷器在線監測儀校驗測試裝置原理圖如圖1所示。

圖1 在線校驗測試裝置原理圖

此裝置由變壓器、整流濾波電路、調節和顯示、功能切換開關以及供電模塊五部分組成。變壓器輸入220V，輸出500V;整流電路為橋式整流電路，使輸出電壓波動小且提高了變壓器的效率;濾波為鐵殼封裝的大容量濾波電容，使輸出的直流更加平滑;調節電位器選用美國進口伯恩斯大功率多圈精密電位器，精度高且線性好;顯示部分采用高精度四位半液晶表頭，顯示清晰且精度高。脈沖電流模塊原理圖如圖2所示。

圖2 脈沖電流產生模塊原理圖

圖2中供電電壓經變壓器后輸出電壓U2=500V，進過三相整流橋后UL的值為：

（1）

設置開關管的導通角，由公式（1）可得：UL=585V，RL=5.58則可以得到輸出峰值為100A的脈沖電流。

標準工頻電流模塊原理圖如圖3所示。

圖3 標準工頻電流模塊原理圖

如圖3所示供電電壓經過變壓和整流橋電路后輸出的電壓由公式（1）可得Ud=585V。經過逆變電路后的輸出交流電壓為：

（2）

開關管的開關頻率為20kHz，則由公式（2）可知，逆變電路的輸出電壓為：

U0=500V " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " （3）

（4）

功能轉換通過漏電電流檢測開關和放電計數開關實現，閉合其中一個開關實現相對應的功能，需注意的是同時只能閉合一個開關或者兩者均斷開。電位器實現脈沖電流大小調節的功能。變壓器次級側所接開關為供電電源開關。

1.2 并聯高精度電流表頭的選用

為了實現現場實地的對避雷器在線監測儀漏電電流的檢測，可以將高精度電流表頭并聯在在線監測儀的接避雷器端和接地端，從而測量從監測儀分流出來的漏電電流。高精度電流表頭的選擇首先要求是表頭內阻遠遠小于在線監測儀的內阻，其次要求具有較高的測量精度。綜上考慮，本文選擇YJ-500A（0.1）型號的液晶高精度電流表頭。

2.避雷器在線監測儀校驗裝置檢測

由于密封不良，動作計數器在運行中可能進入潮氣或水分，使內部元件銹蝕，導致計數器不能正常動作[4]，所以《電力設備預防性試驗規程（DLIT596-1996）》規定，每年應檢查1次。現場檢查計數器動作的方法有直流法、交流法和標準沖擊電流法。其中以標準沖擊電流法最為可靠。標準沖擊電流法的原理為，將沖擊電流發生器發生的8/20μs、100A的沖擊電流波作用于動作計數器，若計數器動作正常，則說明儀器良好，否則應解體檢修。例如2013年我局曾用此法總共對27只計數器進行檢測，其中有3只不動作，解體發現內部元件受潮、損壞。根據《電力設備預防性試驗規程（DLIT596-1996）》規定，在每年雷雨季前以及必要檢修時間時對漏電電流和放電計數器進行檢測，檢測要求為：

（1）測量直流1mA電壓（U1mA）及0.75U1mA下的泄漏電流：U1mA實測值與初始值或制造廠規定值比較，變化不應大于±5%;0.75U1mA下的泄漏電流不應大于50μA。

（2）連續測試3～5次，每次應正常動作，每次測試時間的間隔不少于30s，測試后計錄器應調到零[5]。檢測裝置面板示意圖如圖4所示。

圖4 檢測裝置面板示意圖

檢測步驟：

（1）將檢測裝置輸入端與避雷器監測儀兩端相連（連結線要盡量短）。放電次數檢測時，紅色端接上端，黑色端接地，并按下動作次數檢測按鈕（綠色按鈕）;泄漏電流檢測時（1mA-5mA），紅色端接上端，黑色端接地，并按下泄漏電流檢測按鈕（黃色按鈕）且斷開動作計數按鈕，通過電流調節旋鈕調整輸出電流大小。

（2）將電源線接好后，檢查檢測裝置接線是否正確，確認無誤后即可開始試驗。

（3）合上電源開關（紅色開關），待電壓穩定（600V左右）后，即可開始校驗。

（4）按下測量鍵，輸出電壓立即下降，此時可觀察避雷器監測儀的動作情況或泄漏電流值。

（5）如需多次試驗，可待輸出電壓達到穩定值時，再按測量鍵，觀察避雷器監測儀的動作情況或電流值。

（6）檢驗完畢后，立即關掉電源，待輸出電壓完全回零時，才能拆除接線。

（7）如按檢驗鍵，輸出電壓沒有下降，應關掉電源，待電壓指示回零后，檢查是否回路有斷點，或者是避雷器監測儀不適合技術指標中規定的型號。

注意事項：

（1）拆除接線時，若輸出電壓沒有回零，操作人員不能碰測試線非絕緣部分，以免造成人身事故。

（2）被試品不允許帶電進行測試。

3.檢測效果及分析

根據GB11032-2000交流無間隙金屬氧化物避雷器的檢修標準，本文研制的避雷器在線監測方法校驗測試裝置的測試結果：

（1）漏電電流檢測結果：110kV電壓等級現場檢測儀并聯高精度電流表頭所測電流值與避雷器在線監測儀所測電流值基本一致;220kV電壓等級兩種測量電流有較大誤差;500kV電壓等級時兩測量電流誤差與220kV相比進一步增大。

（2）在110kV、220kV、500kV三種電壓等級場地中在模擬雷擊試驗，避雷器監測儀均能正確動作反應過電壓次數。

（3）由實地校驗結果（1）和（2）可知，現場電壓等級對于漏電電流的現場檢測有較大的影響而避雷器監測儀的現場檢測在不同現場電壓等級下均能正確反應過電壓次數。

4.結論

本文所研制的高電流精度的避雷器在線監測儀校驗測試裝置與傳統校驗裝置相比較有如下的創新：

（1）線性功放模塊的高穩定和高可靠性設計;

（2）輸出電流波形標準，電流參數穩定準確，達到國家相關標準;

（3）現場實地簡便地對避雷器監測儀的動作次數作出檢驗和電流精度作出校準，對避雷器的運行質量及時給出可靠的數據，防止事故的發生。

（4）及時準確地判斷避雷器監測儀的性能，避免錯誤地更換，節約生產成本。

綜上所述，本裝置能簡便有效地對避雷器在線監測儀的工作狀況進行檢測，保證避雷器監測儀指示動作次數和泄漏電流正確，準確地反映避雷器的運行狀況，保障人員的安全與設備的健康。

參考文獻

[1]張振洪，臧殿紅.氧化鋅避雷器在線監測方法的研究[J].高壓電器，2009，45（5）.

[2]陳中楣，吳英俊，劉帥.基于高精度電流表的避雷器在線監測儀校驗裝置的研制與應用[J].工業控制計機，2012，5：120-122.

[3]黃立才，江傳學.氧化鋅避雷器在線監測儀無指示的檢查處理[J].湖北電力，2005，29：32-34.

作者簡介：倪惠浩（1985—），男，廣東江門人，變電檢修技師，主要從事110 kV及以上變電站一次電氣設備的檢修、維護工作。