【摘 要】氧化性避雷器在運行中，有泄露電流流過氧化鋅閥片，電流中的有功分量會使閥片發(fā)熱，從而引起它伏安特性發(fā)生變化，若長期作用將導致閥片老化，直至出現(xiàn)熱擊穿。為此必須對其進行及時的預試，而相鄰的電器主設備往往不能及時停運，因而必須采用帶電測量的方法對其進行測量。采用合理的試驗方法，消除因相鄰設備帶電而帶來的電磁干擾尤為重要。

【關鍵詞】氧化鋅避雷器；帶電測量；阻性電流分量

1.避雷器的發(fā)展

避雷器是變電站保護設備免遭雷電沖擊波襲擊的設備。當沿線路傳入變電站的雷電沖擊波超過避雷器保護水平時，避雷器首先放電，并將雷電流經(jīng)過導體安全的引入大地，利用接地裝置使雷電壓幅值限制在被保護設備的雷電沖擊水平以下，使電氣設備受到保護。

避雷器按其發(fā)展的先后可分為：保護間隙：最簡單形式的避雷器；管型避雷器：也是一個保護間隙，但它能在放電后自行滅??；閥型避雷器：是將單個放電間隙分成許多短的串聯(lián)間隙，同時增加了非線性電阻，提高了保護性能；磁吹避雷器：利用了磁吹式火花間隙，提高了滅弧能力，同時還具有限制內部過電壓能力；氧化鋅避雷器：利用了氧化鋅閥片理想的伏安特性（非線性極高，即在大電流時呈低電阻特性，限制了避雷器上的電壓，在正常工頻電壓下呈高電阻特性），具有無間隙、無續(xù)流殘壓低等優(yōu)點，也能限制內部過電壓，目前被廣泛使用。

2.氧化鋅避雷器的工作原理

氧化鋅避雷器是20世紀70年代發(fā)展起來的一種新型避雷器，氧化鋅閥片是以ZnO為基體的非線性電阻體，具有比碳化硅好得多的非線性伏安特性，它主要由氧化鋅壓敏電阻構成。每一塊壓敏電阻從制成時就有它的一定開關電壓，在正常的工作電壓下（即小于壓敏電壓）壓敏電阻值很大，相當于絕緣狀態(tài)，但在沖擊電壓作用下（大于壓敏電壓），壓敏電阻呈低值被擊穿，相當于短路狀態(tài)。然而壓敏電阻被擊狀態(tài)，是可以恢復的；當高于壓敏電壓的電壓撤銷后，它又恢復了高阻狀態(tài)。因此，在電力系統(tǒng)上安裝氧化鋅避雷器后，雷擊時，雷電波的高電壓使壓敏電阻擊穿，雷電流通過壓敏電阻流入大地，使電源線上的電壓控制在安全范圍內，從而保護了電器設備的安全。

3.氧化鋅避雷器在線監(jiān)測的重要性

氧化鋅避雷器取消了串聯(lián)間隙，當泄露電流流過氧化鋅閥片時，電流中的有功分量使閥片發(fā)熱，引起它伏安特性發(fā)生變化，如果長期作用將導致氧化鋅避雷器閥片老化，直至出現(xiàn)熱擊穿。當避雷器受到?jīng)_擊電壓作用時，閥片也會在沖擊電壓能量的作用下發(fā)生老化；內部受潮或內部絕緣支架絕緣性能不良，會使工頻電流增加，功耗加劇，嚴重時可能導致內部放電，這將導致主設備得不到保護，嚴重時可能發(fā)生爆炸，影響系統(tǒng)的安全運行。而避雷器預試必須停運主設備，會影響設備的運行可靠性，并且會受運行方式的限制無法停運主設備，導致避雷器不能按時預試。

4.影響避雷器在線監(jiān)測結果因素

影響避雷器在線監(jiān)測的因素很多，主要有間隔內相間干擾、測試方法、表面污穢等因素。而表面污穢可以在現(xiàn)場通過對避雷器的表面清潔處理得到解決，這里主要排除間隔內相間干擾及測試方法對測量帶來的影響。

4.1電網(wǎng)諧波

諧波電壓在電網(wǎng)中不可避免，根據(jù)國際對于電能質量的規(guī)定，電力系統(tǒng)正常運行時允許5%以內的諧波分量，當系統(tǒng)諧波電流和基波電壓作用在閥片上會產(chǎn)生反映閥片非線性的諧波電流，并將產(chǎn)生復雜的交叉關系，導致提取反映閥片劣化而引起基波電壓作用下產(chǎn)生的諧波電流受到諧波電壓作用下產(chǎn)生諧波電流的影響。其二，系統(tǒng)諧波作用下泄露電流中會產(chǎn)生容性諧波電流，且容性分量所占比重較大。

4.2相間干擾的影響

當三相避雷器并列運行時，各項之間存在雜散電容，即各項避雷器不僅受到自身相電壓的作用，同時還通過相間雜散電容而受到相鄰電壓的作用，他們之間的距離和電壓等級決定這種作用的大小，這使避雷器底部泄漏電流與單獨一相運行時相比會發(fā)生幅值和相位的變化。

5.在線監(jiān)測方法

利用避雷器的帶電測量，測得避雷器阻性電流與總泄露電流的比值，即阻性電流分量，來判斷避雷器的受潮及老化狀況。閥片老化時，避雷器的有功損耗加劇，即泄露電流中的阻性電流分量會明顯增大，從而在避雷器內部產(chǎn)生熱量，使閥片進一步老化，產(chǎn)生惡性循環(huán)，破壞避雷器內部穩(wěn)定性。通過氧化鋅避雷器帶電測量有功分量，及時發(fā)現(xiàn)有問題的避雷器，將設備故障杜絕在萌芽狀態(tài)。

全電流法也叫總泄漏電流法，根據(jù)避雷器老化或受潮時，阻性電流增加，從而總電流隨之增加的這一特征來判斷避雷器的運行情況。因為，全電流阻性分量只占容性分量的10%左右，且兩者基波相位相差90度，這使得監(jiān)測到的全電流的有效值或平均值主要決定于容性電流分量，即使是阻性電流增加一倍，全電流變化也不明顯。

諧波分析法：采用電流及其分量進行諧波分析得出相應的特征量的方法，主要特征量時阻性電流分量及其基波和三次諧波，采用微處理器和利用數(shù)字信號處理技術進行分析的，所以也稱數(shù)字波形分析法。

ZF800-3型容性設備絕緣在線監(jiān)測單元：可對變壓器高壓套管、高壓互感器、耦合電容、避雷器等容性電力設備的介質損耗、末屏電流及電容量進行連續(xù)、實時在線監(jiān)測，及時掌握設備的絕緣狀況，并根據(jù)同類設備的橫向比較、同一設備的縱向比較以及絕緣特性的發(fā)展趨勢，及早發(fā)現(xiàn)潛伏性故障，提出預警，避免事故的發(fā)生。

避雷器在線監(jiān)測系統(tǒng)是通過對氧化鋅避雷器阻性電流基波分量的監(jiān)測，可較為靈敏地發(fā)現(xiàn)設備的絕緣缺陷。由避雷器測量單元和基準電壓測量單元共同完成。ZF800-32 避雷器監(jiān)測單元可以測出避雷器接地端的泄露全電流的幅度和相位以及與交流電源的相位差。ZF800-33電壓采樣單元，可以測得系統(tǒng)電壓的幅度和相位以及與交流電源的相位差，通過這兩信號相位和交流電壓信號的差分量可以計算出避雷器的泄露電流和系統(tǒng)電壓的相位差，全電流中的容性電流分量和阻性電流分量。

系統(tǒng)結構：變電站高壓設備絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)采用總線控制技術，它由安裝在設備附近的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集單元和安裝在后臺管理中心的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)兩個部分組成，通過網(wǎng)絡可把若干個變電站監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)匯集到上層的數(shù)據(jù)管理診斷系統(tǒng)，實現(xiàn)對多個變電站內的高壓設備絕緣在線監(jiān)測。

絕緣監(jiān)測系統(tǒng)通常由不同類型傳感器、若干個本地采集終端及變電站絕緣在線監(jiān)測中央柜構成，通過就地監(jiān)單元上傳至數(shù)據(jù)處理主單元，通常在現(xiàn)場傳感器不多情況下全站用一個主單元就足夠了，通過主單元上傳至后臺服務器進行實時監(jiān)測分析。

【參考文獻】

[1]河南中分儀器股份有限公司.智能變電站綜合在線監(jiān)測系統(tǒng)產(chǎn)品說明書.

[2]常美生編著.高電壓技術.中國電力出版社，2004.