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(shù)據(jù)進行分析得到其故障類型，及時排除隱患。為電網(wǎng)中氧化鋅避雷器的在線檢測提供了理論依據(jù)。

關(guān)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(shè)備的安全運行是電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟運行的先決條件，當(dāng)發(fā)生高壓電氣設(shè)備事故時，不僅會對設(shè)備本身造成損害，還會造成局部停電，并且會對電網(wǎng)形成的波動、振蕩，影響供電質(zhì)量，甚至還會引起電網(wǎng)的故障。近年來由于電力系統(tǒng)自動化技術(shù)的不斷發(fā)展及水平的增強，電力系統(tǒng)高壓電氣設(shè)備的檢測方法也在不斷的改進，未來電力系統(tǒng)的展一定會朝著狀態(tài)監(jiān)測、狀態(tài)評估及狀態(tài)檢修的方向發(fā)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(nèi)部過電壓的一種電氣設(shè)備。當(dāng)金屬氧化物避雷器發(fā)生電壓過大時，氧化鋅閥片也會在過電壓的情況下發(fā)生退化。其主要原因是當(dāng)系統(tǒng)處于正常運行狀態(tài)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(zhǔn)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(shè)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(shè)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(shè)備的末屏電流及避雷器接地電流，通過數(shù)值分析及故障診斷算法得出設(shè)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(shè)備實際運行狀態(tài)，是當(dāng)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(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)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(shù)，對MOA進行在線監(jiān)測，通過對氧化鋅避雷器上下節(jié)及相間溫差的比較，來分析氧化鋅避雷器的運行情況。依據(jù)《帶電設(shè)備紅外診斷技術(shù)應(yīng)用導(dǎo)冊》章程110kV的避雷器可以容許溫度升高1～1.5℃，超出時應(yīng)該選用其他的方法確定缺陷性質(zhì)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(zhì)中的電氣放電，放電僅限于介質(zhì)的各個部分，然而，在電力設(shè)備絕緣的薄弱環(huán)節(jié)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(shè)備的絕緣擊穿，但可能會對電介質(zhì)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(fā)生絕緣損壞甚至擊穿。所以對容性設(shè)備進行局部放電檢測時，不僅可以掌握設(shè)備絕緣狀態(tài)，還可以及時發(fā)現(xiàn)很多與設(shè)備建造、安置相關(guān)的問題，從而確定絕緣缺陷原因及其嚴(yán)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(wǎng)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(qū)，泄漏電流是一個水平，基本上是容性元件，接近絕緣狀態(tài)，當(dāng)電壓過高時，MOA工作在中電流領(lǐng)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(tài)。整個工作過程只包括限壓和恢復(fù)兩個階段。

在小電流區(qū)域，是預(yù)擊穿區(qū)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(fā)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(chǎn)生壓敏特征的根源。當(dāng)施加的電壓很低，低于拐點電壓時，會工作在低電場區(qū)域，此時MOA的電阻值為高電阻值，該區(qū)域的電壓與電流的幾乎為線性關(guān)系，此時的泄漏電流幾乎為零。

中電流區(qū)，則為擊穿區(qū)域，當(dāng)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(wěn)定在一定的水平上，在當(dāng)前區(qū)域，受到?jīng)_擊波在場強下的電阻，產(chǎn)生隧道效應(yīng)，勢壘被打破，它是通過電流中的非線性關(guān)系的顯著增加高電流區(qū)，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(nèi)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(tài)，則MOA的泄漏電流的情況比較復(fù)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(jié)點處的電壓值都與耦合電容有關(guān)。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(jié)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(tǒng)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(jié)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。

參考文獻：

[1]王金海.金屬氧化鋅避雷器在線監(jiān)測原理及系統(tǒng)研究[D].華北電力大學(xué)，2014.

[2]扆博.氧化鋅避雷器絕緣缺陷監(jiān)測方法研究[D].華北電力大學(xué)，2014.

[3]鄧維.氧化鋅避雷器泄漏電流網(wǎng)絡(luò)化在線監(jiān)測系統(tǒng)[D].湖南大學(xué)，2002.

[4]尹明.MOA絕緣在線監(jiān)測裝置設(shè)計及其信號處理問題的探討[D].湖南大學(xué)，2003.

[5]張柯.氧化鋅避雷器阻性電流在線監(jiān)測技術(shù)的研究[D].華北電力大學(xué)（河北），2003.