試析氧化鋅避雷器監測系統

趙煜 周立鶴 毛興 王路軍

摘? 要：氧化鋅避雷器是電力系統中的重要部分，其作用是避免電力系統受到雷擊。但目前的避雷器監測系統存在一些問題，這不利于對避雷器狀態的監測，更不利于對電力系統的整體維護。為此，作者提出了一種穩定、安全、結構簡單的氧化鋅避雷器一體化監測系統，并對其原理進行了分析。

關鍵詞：氧化鋅避雷器;阻性泄漏電流;監測系統

中圖分類號：TM862? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）07-0073-02

Abstract： Zinc oxide arrester is an important part of power system， its function is to avoid lightning strike of power system. However， there are some problems in the current lightning arrester monitoring system， which is not conducive to the monitoring of the lightning arrester state， but also is not conducive to the overall maintenance of the power system. For this reason， the author puts forward a stable， safe and simple structure integrated monitoring system of zinc oxide arrester， and analyzes its principle.

Keywords： zinc oxide arrester; resistive leakage current; monitoring system

1 氧化鋅避雷器監測的類型

1.1 總泄漏電流法

這種方法的原理，是建立在氧化鋅泄漏電流的容性分量上的。可以看出，總電流的增多，能體現出阻性分量電流的變化規律。該方法是在避雷器放電計數器中安裝電阻微安表，從而檢測總泄漏電流的情況。該方法的準確性不高，無法達到使用要求，所以僅僅在電壓水平不高的電網中使用。

1.2 阻性泄漏電流法

阻性泄漏電流法僅僅只收集氧化鋅避雷器的總泄漏電流，也要采集母線三相PT電壓。同時借助數據來進行分析，不考慮容性電流所產生的影響。將數據保存在系統中，再和過去的數據進行對比。通過了解其變化，對氧化鋅避雷器的情況進行判斷。

這種監測方法的結構是分布式的，傳遞信號時采用電纜連接，所以容易受到影響。而且數據的計算也需要采用性能高的處理器，較耗費成本。

2 關于氧化鋅避雷器一體化在線監測系統

2.1 將三相不平衡電流作為依據

氧化鋅避雷器一體化在線監測系統的原理是：總泄漏電流里的電容電流很多，而且由非線性電阻氧化鋅片所決定。它的電容量不會由于非線性電阻氧化芯片而受到影響，同樣的產品參數也相同。其屬于三相對稱分量，需借助零序互感器來形成不平衡電流傳感器。從而去除掉三相里的容性電流與阻性泄漏電流的對稱分量，通過不平衡電流來體現阻性泄漏電流的變化，其準確性很高。

2.2 對氧化鋅避雷器接地端子的泄漏電流進行采集

監測系統的電流傳感器的輸入端會和氧化鋅避雷器的絕緣進行連接，和金屬底座接地相分離，這樣才能消除無用的電流。在收集氧化鋅閥片接地引出端的電流時，不和金屬底座進行連接。同時也能避開管套外表污物所形成的阻性泄漏電流，以及四周母線電壓對氧化鋅避雷器金屬底座所形成的零散電容電流。

2.3 安裝氧化鋅避雷器時要使用等邊三角形

該監測系統對三相氧化鋅避雷器的安裝，必須采用等邊三角形。避雷器之間的距離一樣，零散電容也一樣。不平衡電流中，不會形成相間雜散電容電流，所以消除了相間電容耦合干擾對阻性泄漏電流監測產生的干擾。

3 氧化鋅避雷器一體化在線監測系統的原理分析

3.1 計算其可行性

（1）一般情況下的不平衡電流計算

假如A相和B、C相之間進行比較，A相的阻性泄漏電流最小，那么則為1.0單位值。而B、C相的阻性泄漏電流則分別是1.05、1.10。同時，閥片柱容性電流遠遠超過了阻性泄漏電流。如果A相的容性電流（CXa）是8.0，那么其他兩相（CXb、CXC）分別是7.5、7.0，差別不超過10%。根據上面的假設，算出不平衡電流量，將A相作為基準，那么：

綜上所述，三相不平衡阻性泄漏電流里，最小的A相阻性泄漏電流會從1.0逐漸增加到1.1。三相阻性泄漏電流分別是1.1、1.05、1.1，然后逐漸趨于平衡，最后所得到的零序電流幅值的變化是23%，其為阻性泄漏電流增加量10%的2.3倍。

3.2 監測系統的整體結構

（1）不平衡電流傳感器。在不平衡電流傳感器中，輸入端和A、B、C三相的氧化鋅避雷器泄漏電流進行連接。而輸出端則直接和插座進行連接，具體如圖1所示。

其中，輸入端的線圈必須通過雷電涌流，通過寬30毫米、厚1毫米的銅絲來進行編制，并且在鐵心四周繞五圈。此外，輸出端的線圈要采用截面積為0.5平方毫米的絕緣銅線，繞一圈，產生一比五的電流比，從而提升輸出電流的值。

（2）數據處理分析的部分。這個部分由前置信號處理、單片機、采樣保持單元、轉換單元、數據處理單元所組成。在單片機對數據進行了分析處理后，會通過數據對氧化鋅避雷器的狀態進行判斷。同時也會針對通信模塊、接口、管理中心進行信息傳遞，并回應電力系統以及維修部門所傳遞的信號、信息等。此外，該部分也擁有三個不同的屏顯彈射畫面，即緊急呼叫、預警、異常警告。

（3）安裝支架。安裝支架由兩部分組成，即立柱、水平連接板，這兩部分會組成一個等邊三角形。促使三相氧化鋅避雷器合理安裝，雜散電容電流互相平衡，避免產生不平衡電流，保證監測系統的穩定運行。氧化鋅避雷器接地端和不平衡電流傳感器的接地部分進行連接。將支架安裝在其中一根立柱中，兩者互相緊貼。只有這樣，才能滿足互相之間信息傳遞的要求，促使弱點流信號的連接更加穩定。

（4）氧化鋅避雷器一體化監測系統的結構。氧化鋅避雷器監測系統的構成部分有數據處理單元、不平衡電流傳感器、安裝支架等，具體如圖2所示。

在整體結構中，不平衡電流傳感器中的A、B、C三個端口通過接地引線和A、B、C三相氧化鋅避雷器的接地端相連接。同時，不平衡電流傳感器的輸出端通過其中的插件，直接和數據處理部分進行連接。不僅如此，數據處理部分的輸出也是通過光纖通信接口，與外部系統通信進行連接，消除信號電纜。最后，數據處理部分和不平衡電流傳感器必須要互相緊貼，促使插件的連接更穩定。

4 結束語

氧化鋅避雷器一體化監測系統具有很多的優勢，不但消除了信號傳送電纜，而且在沒有使用抗干擾措施情況下，通過三相不平衡電流來對氧化鋅避雷器進行有效判斷，從而準確了解避雷器運行狀態。及時發現避雷器中存在的故障，對避雷器進行維護或者更換，保證電力系統的安全性。

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