氧化鋅避雷器帶電測量原理

陳饒　張麗海　馬永軍　何臨虹　瞿西江

摘要：本文首先介紹了氧化鋅避雷器帶電測量原理，分析了氧化鋅避雷器帶電測量的理論依據，探討了影響測量結果的因素。

[關鍵詞]氧化鋅避雷器帶電測試工頻泄露電流阻性電流

1測試工頻參數的必要性

絕緣電阻和直流泄露電流需要停電，測試周期較長，而受潮和污穢故障的產生速度快。停電測試周期不能滿足。工頻條件下阻性電流測量無需停電，測試方便，每年可在雷雨季節前后進行兩次測試。

2避雷器測試項目

絕緣電阻（2500M91000M9）

直流泄露參數：包括直流1mA下的電壓UIma和75%UImA下的泄露電流（滿足GB/T11032-2000，U1mA變化小于5%泄露電流小于50μA）

工頻泄露參數：可以對避雷器在運行狀態下進行全電流和阻性電流測量，以便及時發現設備內部絕緣受潮及閥片老化等危險缺陷，其原理是通過對被測設備的電壓、電流信號的精確采樣，運用傅立葉級數技術和數字濾波等計算方法。

3工頻泄露電流的形成

氧化鋅避雷器總的泄漏電流由阻性分量和容性分量組成，其中除了基波外，包含高次諧波含量。阻性分量被稱為阻性電流，阻性電流主要由非線性電阻片（閥片）的電阻特性，閥片表面的沿面泄露，以及瓷套內外表面的沿面泄露，絕緣支撐件的泄露構成。

測試符號所代表的參數含義：

Ix：全電流有效值

Vx：系統電壓有效值

Irp：阻性電流峰值

I1rp：基波阻性電流峰值

φd：電壓電流相位差

P：有功功率

I3rp：三次阻性電流峰值

I5rp：五次阻性電流峰值

I7rp：七次阻性電流峰值

Icp：容性電流峰值

避雷器運行中存在的全電流，有兩部分組成，阻性電流Ir和容性電流Ic，阻性電流對閥片的初期老化、受潮反映比較靈敏。

所以以，上測試數據中尤為重要的是全電流，阻性電流。其它包括波形僅做參考。

4避雷器的伏安曲線

避雷器上所施加的電壓持續增加，增加到其非線線性區之后，電流會突然增大，電壓被限制在一定高度，不再成比例增長。紅色線為故障避雷器伏安曲線，相同的電壓下，其泄露電流I2增大。如圖1所示。

5避雷器的等效電路

避雷器可以等效為一個非線性電阻和電容的并聯。

避雷器在工作電壓下，泄露電流主要為容性電流分量，一般不大于五分之一為阻性電流分量。在運行電壓下流過避雷器的泄漏全電流包含了阻性泄漏電流分量、容性泄漏電流分量兩部分。在避雷器處于正常運行電壓狀態下阻性電流分量遠遠小于容性分量，一般阻性泄漏電流分量占全電流的比例不會超過10-15%的數值，所以阻性分量即使增加一倍，全電流的變化不會超過5.0%。所以采用全電流的測量方法，就不能有效監視避雷器的內部性能劣化的趨勢。

6阻性電流測測量原理

補償法（又稱二次法）測試儀采用應用最為廣泛數字信號處理（DSP技術）和傅立葉變換（FFT）技術，通過諧波分析和數字濾波等抗干擾方法，使得測試結果準確可靠。

通過對避雷器的泄露電流波形，和PT二次側電壓波形進行采樣，二次電壓法是被公認的最為準確的測量方法：通過采樣得到全電流有效值Ix，通過傅里葉變換去掉諧波，三角函數計算電流和電壓的相位角φ，根據圖2可得到阻性電流

Ir=IxCOSP，

或者Irp=1.414IxCOSφ

其中：Ir—阻性電流有效值;

Irp—阻性電流峰值;

Ix—全電流有效值;

φ—電壓電流相位角。

7影響測量結果的因素

（1）電壓因素在運行電壓下的測量，由于運行電壓的變化幅度會大于5%以，上，所以產生的全電流由于避雷器工作在線性區的線性變化，故測量結果也有5%以上幅度的變化，此因素影響不可忽略，可以參考運行電壓的變化情況分析電流的變化。

（2）干擾因素。避雷器帶電測試中，

ABC三相的全電流數據基本相差不大，而阻性電流數據往往差異性很大，其原因主要是受相鄰母線電壓對避雷器底座形成的空間容性電流干擾所致。

（3）瓷瓶污穢因素。瓷瓶的外表面在無污穢，輕微污穢，嚴重污穢情況下，測得阻性電流會完全不同，可根據實際情況定性分析。

（4）溫濕度因素。不同的外界環境，尤其是大氣濕度會影響測試數據的準確性。

（5）相間干擾因素。以A相為例：在假設不受到相間干擾的情況下，A相理論全電流如圖中黃色實線所示，在B相空間干擾（如圖中短棕色線）的作用下，根據向量加法的平行四邊形法則，A相實測全電流如圖中黃色虛線所示。C相的分析方法相同，如圖3所示。

8結語

在相間干擾的作用下，A相相位角變小，A相阻性電流變大;C相相位角變大，C相阻性電流偏小。