帶電檢測技術在氧化鋅避雷器中的應用

王琳媛+白迪

摘 要：主要介紹了氧化鋅避雷器帶電檢測的三種方法，包括泄露電流帶電檢測、紅外線檢測、局部放電檢測，并對其工作原理進行了分析，通過對上述方法測試的數據進行分析得到其故障類型，及時排除隱患。為電網中氧化鋅避雷器的在線檢測提供了理論依據。

關鍵詞：氧化鋅避雷器；帶電檢測；絕緣

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.13.238

1 引言

高壓電氣設備的安全運行是電力系統安全、穩定和經濟運行的先決條件，當發生高壓電氣設備事故時，不僅會對設備本身造成損害，還會造成局部停電，并且會對電網形成的波動、振蕩，影響供電質量，甚至還會引起電網的故障。近年來由于電力系統自動化技術的不斷發展及水平的增強，電力系統高壓電氣設備的檢測方法也在不斷的改進，未來電力系統的展一定會朝著狀態監測、狀態評估及狀態檢修的方向發展。金屬氧化物避雷器（MOA）就是一種重要的過電壓保護電器，用以限制雷電過電壓和操作引起的內部過電壓的一種電氣設備。當金屬氧化物避雷器發生電壓過大時，氧化鋅閥片也會在過電壓的情況下發生退化。其主要原因是當系統處于正常運行狀態時，電阻電流的諧波分量明顯增加，而電阻電流的基波分量相對較小，電阻電流諧波的測量可以用來準確地判斷氧化鋅避雷器性能下降的原因。為減少MOA運行故障，有必要對MOA進行在線檢測。

2 氧化鋅避雷器帶電檢測方法

目前流行的電容性設備帶電檢測基本方法主要有泄露電流帶電檢測、紅外線檢測、局部放電檢測方法三種。

2.1 泄露電流帶電檢測

泄露電流檢測是電容性設備帶電檢測的主要方法，采用穿心式電流互感器獲取電容性設備的末屏電流及避雷器接地電流，通過數值分析及故障診斷算法得出設備的全電流、tgδ、電容量、阻性電流、容性電流等特征信息，進而分析電容性設備實際運行狀態，是當前最可靠的避雷器的檢測。

2.2 紅外線檢測

近年來，隨著紅外線測試技術在電力系統中的應用越來越廣泛，利用氧化鋅避雷器的紅外線熱像，可以利用遠紅外測溫技術，對MOA進行在線監測，通過對氧化鋅避雷器上下節及相間溫差的比較，來分析氧化鋅避雷器的運行情況。依據《帶電設備紅外診斷技術應用導冊》章程110kV的避雷器可以容許溫度升高1～1.5℃，超出時應該選用其他的方法確定缺陷性質及處理意見。

2.3 局部放電檢測方法

局部放電檢測是在絕緣介質中的電氣放電，放電僅限于介質的各個部分，然而，在電力設備絕緣的薄弱環節的局部放電是一個在高壓絕緣中常見的問題。局部放電一般不會造成設備的絕緣擊穿，但可能會對電介質造成損壞。如果局部放電的時間過長，在一定條件下會就會發生絕緣損壞甚至擊穿。所以對容性設備進行局部放電檢測時，不僅可以掌握設備絕緣狀態，還可以及時發現很多與設備建造、安置相關的問題，從而確定絕緣缺陷原因及其嚴重程度。

3 氧化鋅避雷器帶電檢測工作原理

對于金屬氧化物避雷器的在線檢測采用泄漏電流三次諧波補償法， 是目前對于線檢測避雷器最可靠的方法，適合于電網中重要避雷器的檢測。

正常運行過程中，氧化鋅避雷器工作在小電流區，泄漏電流是一個水平，基本上是容性元件，接近絕緣狀態，當電壓過高時，MOA工作在中電流領域，絕緣電阻很小，容易釋放能量，釋放能量后回到原來的高電阻狀態。整個工作過程只包括限壓和恢復兩個階段。

在小電流區域，是預擊穿區域，MOA基本是絕緣情況，只允許小量泄漏電流通過過。在一個低電位，電子發射的熱穿過勢壘已降低由電場形成泄漏電流。氧化鋅晶粒間的晶界層是產生壓敏特征的根源。當施加的電壓很低，低于拐點電壓時，會工作在低電場區域，此時MOA的電阻值為高電阻值，該區域的電壓與電流的幾乎為線性關系，此時的泄漏電流幾乎為零。

中電流區，則為擊穿區域，當施加的電壓增多時，MOA泄漏電流中的阻性電流和容性電流分量也會隨之上升，，電壓則基本穩定在一定的水平上，在當前區域，受到沖擊波在場強下的電阻，產生隧道效應，勢壘被打破，它是通過電流中的非線性關系的顯著增加高電流區，其電流密度變化在 10-6～ 102A/cm2而電場強度僅上升到原來的2倍。

在運行電壓下，流過避雷器的泄漏電流主要有外部電流和內部電流，外部電流主要是由于污穢所引起的，為阻性電流；如果分析污穢狀態，則MOA的泄漏電流的情況比較復雜，其中MOA的阻性電流ir可用下式計算：

阻性電流似乎并沒有受到耦合電容的影響，但實際上各節點處的電壓值都與耦合電容有關。氧化鋅避雷器的泄漏電流是合成電流，主要包括流過阻性元件的阻性泄漏電流和容性泄漏電流。

4 結論

本文主要分析了氧化鋅避雷器帶電檢測的方法，主要為泄漏電流法、補償法和諧波分析法。由于避雷器泄漏電流的非線性特性，以及系統電壓的溫度和諧波分量的影響，避雷器的電壓諧波影響測量結果，而阻性泄漏電流本身也含有非常豐富的高次諧波。非線性特性和高次諧波的不確定性，使得精確測量非常困難。因此，今后檢測方法的研究是對高次諧波的影響。

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