張潮+王毅+楊勇+商振東+鄭慶偉

摘 要：避雷器放電計數(shù)器和避雷器監(jiān)測器在變電站避雷器實時在線監(jiān)測中廣泛應用，為監(jiān)測避雷器的性能起到重要作用。避雷器監(jiān)測器在線運行時間長，容易造成計數(shù)器計數(shù)不靈敏，泄漏電流測量不準確等問題，對避雷器的正常監(jiān)測工作造成不利影響。因此需要研究設計出一種便攜式避雷器監(jiān)測器綜合校驗裝置，用于對避雷器計數(shù)器和監(jiān)測器雷電計數(shù)功能和監(jiān)測泄漏電流功能進行綜合檢驗，以判斷和校驗避雷器監(jiān)測儀工作是否正常。

關鍵詞：避雷器 放電計數(shù)器 避雷器監(jiān)測器

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）09（b）-0032-02

根據(jù)設計目的要求，所研發(fā)設計的便攜式避雷器監(jiān)測器綜合校驗裝置需要實現(xiàn)的兩大功能模塊：組合波（1.2/50 μs的電壓波，8/20μs的電流波）發(fā)生電路和工頻電流（0.1～10 mA）產生電路。組合波發(fā)生電路采用已有的便攜式測試儀電路實現(xiàn)，以產生大于100 V的沖擊電壓信號，達到避雷器計數(shù)器國家標準（JB 2440-91）中的下限動作電壓。工頻電流裝置采用單片機加D/A芯片、軟件硬件結合的方式產生。通過程序設計，控制單片機產生合理的信號，經過D/A轉換，達到產生正弦波的目的。

1 概述

避雷器的類型主要有保護間隙、閥型避雷器和氧化鋅避雷器。保護間隙主要用于限制大氣過電壓，一般用于配電系統(tǒng)、線路及變電所進線段保護。閥型避雷器與氧化鋅避雷器用于變電所和發(fā)電廠的保護，在500 kV及以下系統(tǒng)主要用于限制大氣過電壓，在超高壓系統(tǒng)中還將用來限制內過電壓或作為內過電壓的后備保護。

避雷器放電計數(shù)器和避雷器監(jiān)測器起著監(jiān)測避雷器泄漏電流和用作雷擊次數(shù)統(tǒng)計的作用。串接在避雷器接地回路中，監(jiān)測器中的毫安表用于監(jiān)測運行電壓下通過避雷器的漏電流有效值，可以判斷避雷器內部是否受潮，元件是否異常等情況，從而提早有效地發(fā)現(xiàn)避雷器內部缺陷，避免運行中事故的發(fā)生。動作計數(shù)器則是記錄避雷器在過電壓下動作的次數(shù)，若避雷器在過電壓下頻繁動作，如果處理不及時還容易造成避雷器爆炸的危險情況。

在正常運行電壓下，流過計數(shù)器的漏電流非常小，計數(shù)器不動作。當避雷器通過雷電波、操作波和工頻過電壓時，強大的工作電流從計數(shù)器的非線性電阻通過，經過直流變換，對電磁線圈放電而使計數(shù)器吸動一次，來實現(xiàn)測量避雷器動作次數(shù)的裝置，這是常用避雷器監(jiān)測器的工作原理。在結構上大多采用電阻片取壓、電磁線圈動作、計數(shù)器顯示、透明玻璃罩、密封橡皮墊、底版及法蘭等進行卡裝密封，高壓出線端從底板中心引出。

避雷器監(jiān)測器在線運行時間長，容易造成計數(shù)器計數(shù)不靈敏，泄漏電流測量不準確等問題，對避雷器的正常監(jiān)測工作造成不利影響。避雷器放電計數(shù)器是串在避雷器接地回路中用于監(jiān)測避雷器動作次數(shù)和泄漏電流的設備，其主要故障是“動作計數(shù)器不動作”和“泄漏電流表指示不準確”。

以下幾種情況可能導致它出問題。

（1）安裝工藝不佳，在運輸途中顛簸后，計數(shù)器卡死而無法動作。（2）密封圈老化，導致內部潮濕、進水，泄漏電流表讀數(shù)誤差增大。（3）長時間掛網(wǎng)運行后，表內的閥片老化。（4）避雷器表面的污穢電流流入表里后會導致泄漏電流增加，產生誤判。

針對避雷器監(jiān)測器容易出現(xiàn)的諸多問題，迫切需要一種方便可靠的現(xiàn)場綜合校驗裝置，能實現(xiàn)現(xiàn)場對避雷器監(jiān)測器進行雷電計數(shù)器動作校驗和泄漏電流校準的工作，以確保監(jiān)測器功能穩(wěn)定可靠，進而保證變電站避雷器的正常運行工作。

2 沖擊電壓發(fā)生裝置的設計原理

根據(jù)GB/T 17626.5-1999電磁兼容試驗和測量技術浪涌（沖擊）抗擾度試驗的規(guī)定，能產生開路電壓波形、短路電流波形的信號發(fā)生器被稱為組合波浪涌信號發(fā)生器（CWG）或組合波信號發(fā)生器。

為產生測試校驗所需要的組合波信號，研制的組合波發(fā)生電路基本原理如圖1所示，該組合波電路主要包括直流高電壓電源、組合波發(fā)生回路、測量部分和單片機接口等部分。高頻升壓電源經充電電阻R1向高壓儲能電容C充電，控制電路通過電容C兩端的電阻分壓器實時監(jiān)測電容兩端的電壓值，當充電達到預定值時，控制電路停止對電容充電，隨后觸發(fā)高壓放電開關閉合，經過組合波發(fā)生回路輸出最大幅值為300 V的1.2/50 μs沖擊電壓波和最大幅值為150 A的8/20 μs的沖擊電流波，波形參數(shù)滿足國標GB 18802.1-2002的要求。通過電容式分壓器測量試品兩端的沖擊電壓值，將高幅值電壓按線性分壓到單片機可以承受的電壓范圍。通過羅戈夫斯基線圈測量流過試品的沖擊電流信號，將電流信號轉換為單片機容易處理的電壓信號。分壓器和羅氏線圈的輸出沖擊電壓信號先經過高精度峰值保持電路，然后通過AD模塊進行測量和數(shù)據(jù)采集，將對應的數(shù)字信號提供給控制電路進行進一步的控制和顯示。整個儀器采用8051單片機作為智能控制單元，采用C語言編程實現(xiàn)智能控制、數(shù)據(jù)采集、存儲和顯示等功能。

3 工頻電流發(fā)生裝置的原理

穩(wěn)定工頻電流產生電路原理是利用已有的變頻模塊（輸入50 Hz工頻信號，輸出可以得到高達100 V的工頻電壓）產生一個幅值可調的工頻電壓，加在避雷器監(jiān)測器兩端，通過控制單片機輸出50Hz工頻小信號的幅值，來達到控制變頻模塊輸出電壓，進而控制測試回路的電流的目的。為了在測試回路中得到穩(wěn)定的電流值（從0.1～10 mA多檔位的電流值）的目的，需要在測試回路中加入電流負反饋環(huán)節(jié)，反饋信號與單片機所加信號進行比較，達到閉環(huán)控制單片機輸出正弦波幅值的效果，進而最終穩(wěn)定測試回路電流值的目的。

4 預計效益

研究設計便攜式避雷器計數(shù)器綜合校驗裝置，能產生最大幅值為6 kV的1.2/50 μs沖擊電壓波（負載側開路時）、最大幅值為3 kA的8/20 μs的沖擊電流波（負載側短路時）的組合波，實現(xiàn)對避雷器計數(shù)器的動作次數(shù)校驗。該裝置能產生開口電壓不低于100 V的0.1～10 mA的標準工頻電流，以校驗避雷器計數(shù)器的電流指示準確度。

方便對避雷器的監(jiān)測和試驗，便于日常電網(wǎng)設備的運行和維護，確保避雷器的可靠性，提高避雷器對各類過電壓的保護性能，大大降低各類過電壓對電網(wǎng)設備安全穩(wěn)定運行的影響?？梢詼p少停電和設備因過電壓而損壞，具有較好的經濟效益和社會效益。

參考文獻

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