金屬氧化物避雷器狀態監測技術的現狀和發展

鐘榮生 戴美勝

摘 ?要：在金屬氧化物避雷器運行過程中，為了最大限度地保證其安全性，需要在運行之前對避雷器的效果進行試驗，試驗過程包括帶電監測技術試驗和在線監測技術試驗。該文針對這2種監測技術現狀展開了具體的闡述，并對金屬氧化物避雷器狀態監測技術的發展做出了分析，分別從溫度測量法、避雷器設計技術、罐式避雷器技術、瓷套避雷器技術以及復合外套型避雷器技術方面展開具體的論述。

關鍵詞：金屬氧化物;避雷器狀態;監測技術

中圖分類號：TM206 ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 前言

20世紀80年代以來，已經有大量的高壓MOA投入電網的運行狀態中，將MOA技術應用在電網運行中，取得了比較理想的效果，大多數的電網都能夠保證良好的運行狀態，但是由于MOA技術投入運行的時間較長，隨著時代的變遷，這項技術已經明顯跟不上電網技術發展的步伐，并且在長年的使用中，避雷器的運行也已經出現了嚴重的老化現象，非線性特性也受到了一定的影響，因此在電網運行的過程中，對避雷器的性能檢測顯得越來越重要。

1 金屬氧化物避雷器狀態監測技術的現狀

1.1 帶電檢測技術現狀

帶電檢測的目的主要是檢測是否有泄漏電流，同時對阻性分量進行試驗，分別采取的2種方法是補償法和數字諧波分析法。補償測試法的實施是采取去掉容性電流分量的方法，要運用LCD-4型號的電子測量儀進行測量，雖然這種測量方法得到了廣泛應用，但是仍存在比較明顯的弊端，它的測量結果雖然直觀，便于進行電流泄漏的判斷，但是在現場進行測量的時候，還是難免會造成干擾，如何安全的選擇參考電壓，有效地排除相見干擾作用和系統諧波干擾等問題是如今在試驗過程中遇到的最大問題。而數字諧波分析法，主要分為基波和三次諧波法，在測量的過程中，一旦系統中的諧波較大，對測量結果造成的干擾也是比較嚴重的，從而會出現較大的誤差。

1.2 在線監測技術現狀

目前在電力系統運行的過程中，采取的MOA檢測技術手段還處于初級階段，很多的技術設計也處于待完善的階段，尤其是數字傳感技術，在運行監測中提取的狀態參數十分不理想，出現的誤差率較大，而現在應用的最為廣泛的方法是測量接地引下線上通過的泄露全電流，但是在此種測量方法的運行中，也僅針對于早期老化現象，對老化的程度靈敏度不夠。而且這種測量方法在現場測量中經常出現失誤，因此無法達到現階段的在線監測技術要求。而將光纖取樣技術引入進來，作為檢測全程的電流，有效解決了在監測電壓過程中的高壓隔離現象和遠傳數據等問題，并且在檢測的過程中，用于泄漏電流時的報警功能，相對靈敏度要差一些。

2 金屬氧化物避雷器狀態監測技術的發展

2.1 基于溫度測量法

MOA在運行的過程中對能量的吸收會受到老化和受潮現象的影響，從而在很大程度上會引起溫度的變化，在電壓正常運行的情況下，MOA對能量的吸收會大于能力的消耗，這時溫度變化也不大，但是在運行的過程中，有電壓經過時，溫度會迅速上升，但是隨著電壓的降低，其溫度也會逐漸降低。但是如果遇到了老化和受潮現象，溫度又會上升。雖然采用溫度測量方法不是最直觀了解運行狀態的最佳手段，但是MOA運行狀態綜合參數會受到溫度的影響，通過溫度可以對MOA的狀態進行初步判斷，它是一種最快速和最簡單的方法。

2.2 避雷器設計技術的發展

避雷器設計主要包括2個部分，分別是電氣性能設計和機械性能設計，電氣性能設計的原則是對避雷器實現電位控制，只有做好電位控制，才能夠使電力的分布均勻、平穩，從而達到電場強度設計值的要求。在傳統的避雷器設計中，主要是借助電路計算的方法來實現電力的均勻分布，并采用電流法通過驗證。之后又升級到使用二元電場解析軟件進行電廠的分析測算，同時利用氖燈管，對避雷器中的電阻片電位進行測量，這種測量的方法一直延續到20世紀90年代，但是這些技術在運用時還是略顯粗糙，工作量也較大。因此如今很多世界上的著名生產廠家運用的都是三維電場解析軟件進行電場的分析計算，該軟件的運用能夠對非均勻電壓環做出有效分析，對其他介質的影響作用測算得也較為精確。

2.3 罐式避雷器技術的發展

在現階段的發展中，以卓越技術領先的SF，它的氣體為絕緣介質的氣體絕緣金屬封閉開關設備，即罐式避雷技術，此項技術具有占地面積小、無需維護及可靠性的顯著優點，得到了業界人士的廣泛推崇，在避雷器監測技術項目中得到了越來越廣泛的應用。但是隨著電壓等級越來越高，為了與之相匹配，避雷器的體積也在不斷增長，例如在330 kV以上的電壓中，與之相配套的避雷器芯體需要采取單柱結構，因此通常避雷器會設計得十分高。為了有效地避免高度問題，高梯度電阻片的出現使800 kV以下的罐式避雷器的芯體都能夠采用單柱結構設計，同時也使避雷器的結構構造變得更為簡單合理，而且因為體積的縮小為運輸過程也提供了極大便捷。

2.4 瓷套避雷器技術的發展

對于30 kV以上的電壓等級，在電力運行的過程中避雷器的芯體十分容易受到地雜散電容的影響，導致在點位分布不均勻，避雷器的上部電阻片要承擔超過自身承受能力的電壓，電阻承受巨大的電壓，其結果就是加速電阻片的劣化，不能保證電阻器的質量，則避雷器也會在運行的過程中損毀。為了解決這個問題，瓷套避雷器技術應運而生，瓷套避雷器的結構可以將500 kV避雷器的電壓實現均勻分布，并將其控制在15%以內。這種結構有2個優點。1）減小瓷套直徑，提高避雷器質量。2）減少零部件，使結構簡化，提高可靠性。

2.5 復合外套型避雷器技術的發展

瓷套配電型避雷器在運行過程中，其中的不帶壓力釋放裝置具有故障率高的缺點，在運行故障發生時瓷套還易發生爆炸。基于這些運行中的缺點，國外具有先進技術的公司在20世紀70年代研發了復合型避雷技術，此種技術在運行的過程內部不易受潮，具有低電壓避雷群套，安全性高，而且外形體積小，重量輕，在使用過程中十分方便，而且其耐污性能較高，因此復合外套型避雷技術一經研發就具有十分廣泛的應用空間，目前在世界各國的發展速度都很快。就目前的技術水平，我國的電站性避雷器已經研制到了220 kV高壓以上，同樣具有體積小、便于安裝的優點，將其安裝在輸電線路桿塔上，可以很大程度地提高線路的避雷水平。

3 結語

綜上所述，無間隙金屬氧化物避雷器監測技術的成功研制和推廣，在電力系統電壓保護方面的作用最為突出，可以說是一項實用價值極高的科研成果。這項技術的出現，成功地使電力系統中的電壓防護技術向前邁進了一大步，有效提高了電壓防護技術的水平。隨著電阻片性能的不斷完善和技術的不斷進步，使如今的避雷器變得外觀更為小巧、操作簡單，監測技術也顯著提升，從而使避雷器在電力運行的過程中充分地將保護性能和防護性能發揮出來，以實現最佳的發展效果。

參考文獻

[1]馬菊花.淺析金屬氧化物避雷器的現狀及發展趨勢[J].中國金屬通報，2018（11）：294-295.

[2]韓晗，潘學萍.氧化鋅避雷器在線監測方法的現狀與發展[J].河海大學學報（自然科學版），2017，45（3）：277-282.

[3]付可弘，張曉娜，王家勛，等.帶電檢測技術在金屬氧化物避雷器運行監測方面的應用[J].農業科技與裝備，2017（5）：29-30，33.

[4]王鶴許，劉海峰，李俊卿.金屬氧化物避雷器典型缺陷分析[J].河北電力技術，2012，31（6）：20-22.