金屬氧化鋅避雷器測試方法對照研究

張馳 王婧弘 宋光輝

（國網安徽省電力公司檢修公司 安徽合肥 230000）

金屬氧化鋅避雷器測試方法對照研究

張馳 王婧弘 宋光輝

（國網安徽省電力公司檢修公司 安徽合肥 230000）

作為一種非常重要的電力設備，金屬氧化鋅避雷器的主要作用是避免電氣設備受到電壓損壞，在我國的城鄉電網改造中應用非常廣泛。為了對500kV金屬氧化鋅避雷器的運行工況進行了解，必須對金屬氧化鋅避雷器進行有效的測試。本文分析了常用的金屬氧化鋅避雷器測試方法，并對其優劣進行了對照研究，供相關人員參考借鑒。

測試方法；對照研究；金屬氧化鋅避雷器

引言

為了對操作過電壓和雷電過電壓進行有效的限制，避免過電壓損壞其他電氣設備，必須加裝金屬氧化鋅避雷器。金屬氧化鋅避雷器的優點在于運行維護比較便利，具有較高的安全可靠性，而且具有較大的通流容量和較低的保護殘壓。在對500kV金屬氧化鋅避雷器的應用和測試的過程中，常見的測試方法包括常規測試法、在線監視法、帶電測試法，以上3種測試方法各有優劣，應該根據實際情況，對3種測試方法進行兼顧，優化測試方案。

1 500kV金屬氧化鋅避雷器的常用測試方法

1.1 500kV金屬氧化鋅避雷器的常規測試法

常規測試法在當前的電網中應用的比較廣泛，其測試接線圖如圖1。

圖1 常規測試法接線示意圖

直流1mA電流通過避雷器時會產生電壓U1mA，可以對電壓U1mA進行測量，該電壓也被稱為臨界動作電壓。可以對75%的U1mA電壓下的泄漏電流進行測量，如果臨界動作電壓明顯高于過電壓，那么說明有較小的泄漏電流，此時的金屬氧化鋅避雷器處于高阻抗狀態。如果臨界動作電壓明顯小于過電壓，那么說明出現了泄放過電流，此時的金屬氧化鋅避雷器處于低阻抗狀態[1]。

常規測試法具有廣泛的應用范圍，不僅能夠對避雷器內部是否受潮進行準確、及時的反應，而且還能夠判斷出避雷器的動作性能與相關要求是否相符。為了對避雷器的長期允許工作電流與相關規定是否符合進行確定，可以對75%的U1mA電壓下的泄漏電流進行測量，其最大泄漏電流值為50LA。

在某次針對金屬氧化鋅避雷器的實際測試中發現，三相避雷器的泄漏電流都超出了相關范圍，鑒于測試時為雨后，天氣原因可能會對三相避雷器造成一定的影響，三相避雷器同時故障出現的概率較小。因此測試人員在天氣完全放晴后又進去了復測，復測結果顯示三相避雷器的測試數據是正常的，但是第一次測試數據大于第二次測試數據。這也說明環境濕度會給位于戶外的避雷器直流泄露電流造成一定的影響。因此如果要進行常規測試應該盡量選擇晴好天氣，避免測試數據受到不良天氣的影響，從而提高測試的準確性。

1.2 在線監測法

氧化鋅電阻片是金屬氧化鋅避雷器的主要組成部件，其具有極大的非線性。金屬氧化鋅避雷器的正常運轉過程中，可能會有少量的泄漏電流，泄漏電流也會對電阻片產生一定的影響。久而久之，氧化鋅電阻片就會不斷老化，在老化的過程中，氧化鋅電阻片上流經的電流也會越來越大[2]。在線監測法就是根據這一原理，動態的監測流經避雷器的泄漏電流，從而對金屬氧化鋅避雷器的性能進行實時監控。

從原則上可以通過在線監測儀24h不間斷的對金屬氧化鋅避雷器的運行狀況進行監測，對其運行狀態進行實時的反映，了解金屬氧化鋅避雷器是否出現了機械缺損、電阻片受潮等問題。在線監測法的優點在于能夠實現24h不間斷監控，而且安裝也比較簡單。當運行人員發現泄漏電流存在異常時就可以及時匯報并處理，在第一時間對避雷器內部故障進行檢修和排除，避免故障擴大而對整個500kV電網的運行造成威脅。避雷器監測示意圖如圖2。

圖2 避雷器監測法示意圖

當前應用比較廣泛的泄漏電流在線監測儀主要是電流表和JS的組合，其能夠對避雷器的全電流進行檢測，全電流是容性電流和阻性電流矢量之和，而阻性電流的分量又小于容器電流的分量。在線監測儀如果出現了電流反應，則說明容性電流有所增加，避雷器內部電阻片可能出現了受潮、密封不嚴或者機械缺損。但是該在線監測儀不能準確地對阻性電流的變化進行反映，而阻性電流的升高往往是避雷器內部電阻片劣化造成[3]。

在某金屬氧化鋅避雷器測試中使用了在線監測方法，在日常巡視中，巡視人員發現A相避雷器在線監測泄漏電流過高，巡視人員對其進行了記錄，后對其進行停電檢查。在停電檢查中發現盡管A相避雷器絕緣電阻并沒有出現問題，但是金屬氧化鋅避雷器的75%U1mA電壓下的泄漏電流已經超過了標準范圍，這也顯示出金屬氧化鋅避雷器內部出現了機械性損壞或者受潮。

1.3 帶電測試法

容性電流和阻性電流是金屬氧化鋅避雷器全電流的兩個主要組成部分，如果運行情況正常，那么以容器電流為主，阻性電流所占的比例往往不到20%。但是阻性電流能夠對避雷器內部電阻片部件的情況進行反映，也就是電阻片受損時，就會增加阻性電流。因此可以對金屬氧化鋅電阻器的有功分量和全電流進行監測，帶電測試法又以2次接線法為主，具體見圖3。

圖3 2次接線法示意圖

根據2次接線法，全電流信號主要是從避雷器下端取得的，電壓信號主要是從母線電壓互感器中取得的，然后再用傅里葉變換轉換到頻域，從而將容性電流和阻性電流的諧波分量得出來，并對數據進行時與合成，最后將容性電流和總線路電流得出來。但是不同年份、不同人員使用帶電測試法對同一避雷器進行測試，可能會出現較大的阻性電流數據變化，而全電流的測試結果相對比較穩定[4]。

2 各測試方法的對照研究

以上3種金屬氧化鋅避雷器的測試方法各有優劣。

（1）常規測試法容易受到天氣的影響，但其符合《電力設備預防性試驗規程》的相關要求，能夠進行定期試驗。但是常規測試法的判斷準確性有待提高，而且需要停電測試，具有較高的檢修費用。特別是出于供電需要的考慮，一些比較重要的出線間隔往往不能按期進行停電試驗。

（2）在線監測法不能對阻性電流的升高進行有效的反映。在線監測法的優點在于能夠實時不間斷的監測，而且無需進行停電檢測，但是其同樣容易受到環境的影響，設計制造因素也會影響在線監測儀的性能，導致在線監測儀具有較大的故障率和較低的精度。這種測試方法不能對避雷器的實際運行工況進行全面的反映，監測中存在在電阻片劣化故障的盲點。

（3）帶電測試法能夠對避雷器泄漏精細化監測，從而對其內部電阻片的受潮和裂化情況進行進一步的反映，有效地提高了監測的精確度，也無需進行停電檢測。但是如果要在高壓柜內安裝500kV母線避雷器，往往會受到空間的限制。而且如果避雷器所在線路為熱備用時期，也不適合進行帶電測試。而且對于單節避雷器而言，帶電測試法能夠通過阻性電流和全電流對其受潮情況進行比較準確的判斷。但是對于兩節串接的避雷器而言，帶電測試法的測試準確度有所下降，也不能對避雷器是否受潮進行完全的反映。而且現場條件會對帶電測試造成一定的影響，導致不同時期的測試數據具有較差的可比性，無法通過對測試結果的橫向比較來判斷避雷器的缺陷。

在實際應用過程中，應該對帶電測試法、在線監測法和常規測試法進行綜合使用，結合各種方法的優勢，從而對金屬氧化鋅避雷器測試方案進行不斷的優化，更加準確地判斷金屬氧化鋅避雷器的運行工況。

3 結語

500kV金屬氧化鋅避雷器等運行維護比較便利，而且具有很高的安全可靠性和實用性，被廣泛地應用于城鄉電網改造。在制定金屬氧化鋅避雷器測試方案時，應該綜合考慮常規測試法、在線監測法、帶電測試法等常用的測試方法，力圖更加全面、及時、準確的對金屬氧化鋅避雷器的運行工況進行實時反應和判斷，進一步提高500kV電網運行的穩定性和安全性。

[1]劉朝暉.氧化鋅避雷器泄露電流測量與分析[J].電子測試，2016（07）.

[2]劉向東.氧化鋅避雷器泄露電流的檢測方法研究[J].科技經濟導刊，2016（02）.

[3]趙哲龍.氧化鋅避雷器故障及性能分析[J].電子制作，2015（01）.

[4]聶永振.10kV配網中氧化鋅避雷器的安裝方法[J].企業改革與管理，2014（06）.

TM862

A

1004-7344（2016）18-0264-02

2016-6-1