避雷器帶電測試數據異常分析與應對措施研究

李鵬 鄭江麗 孟祥海 任毅 邢鵬

【摘 要】現如今，我國是科技快速發展的新時期，我國的避雷技術在不斷的完善，文章主要針對現有避雷器帶電測試方法（阻性電流基本波法）抗干擾性能差，容易導致避雷器阻性電流測試數據異常等實際問題，提出研究一種基于避雷器三相全電流相角比較的避雷器帶電測試方法，結合紅外測溫以及局放測量技術等多維度分析手段，最后通過現場實測，證明了該技術能有效地濾除現場干擾，準確地反應避雷器性能狀態。

【關鍵詞】避雷器;帶電測試;異常分析;干擾因數;三相全電流;相角比較法

引言

避雷器是電力系統安全穩定運行的主設備之一，可以有效抑制線路過電壓，操作過電壓等造成設備損害的過電壓。在轄區內，金屬氧化鋅避雷器（簡稱MOA）以其良好的穩定性，伏安特性非線性以及大通流容量等優點在轄區范圍內廣泛應用。

1氧化鋅避雷器測試干擾排除的意義

為了促進變電站配電工作的順利開展，保證供電的穩定性，對避雷器進行測試是一種普遍且必須的辦法。氧化鋅避雷器的絕緣測試主要分為停電測試和帶電測試，根據實際情況和不同環境下的供電需求，合理選擇測試方法。目前對停電測試方法的應用在減少，因為停電測試會削弱設備運行的穩定性，還會對電網工作帶來事故風險，且停電測試的過程還需要電網主要設備同時停運，這就對測試工作提出了更多的限制條件。我國電網設備并沒有實現全部統一，也無法實現統一，都是根據需求和供電情況合理安排電網設備，采用停電測試，會因為一些設備的運行方式特殊而出現無法停運的問題，那避雷器監測就無法進行。為此，現階段我們主要采用的是帶電測試，通常測試的參量為全泄漏電流、阻性電流和功率損耗，從阻性電流的反應情況來評價避雷器屬于受潮、污染還是設備老化，而測試過程出現的設備功率增加，溫度升高，主要反應氧化鋅避雷器的劣化程度。所有導體之間都存在耦合電容，故不可避免地存在相間及空間干擾。對氧化鋅避雷器而言，干擾因素的存在會導致測試結果出現誤差，無法反應避雷器的真實狀態，例如避雷器的閥片劣化、內部受潮等，都會因為干擾因素而無法精準檢測，因此，我們必須必須設法消除氧化鋅避雷器帶電測試中的干擾問題，提升測試數據的精準度。

2避雷器帶電測試數據異常分析與應對措施

2.1阻性電流基波法分析

測量各相避雷器電流的同時測量其PT二次電壓，經過傅里葉變換，得到電壓與電流的基波分量，那么電壓與電流的夾角即為阻性電流夾角，阻性電流等于基波電流在基波電壓方向上的分量，如圖1所示。目前很多基于阻性電流基本法的避雷器帶電測試儀是帶有相角補償功能，補償由于相間干擾引起的誤差。無論是帶相角補償或者不帶相角補償的，其數據準確性是由電壓與電流的夾角θ決定的。此種測試方法有3個主要誤差。①系統電壓電壓的波動的影響，各相系統電壓的波動，會導致θ出現偏差。②PT信號讀取位置的不確定性，不同時期讀取PT信號可能基于不同的PT二次端子箱，這會造成一定的誤差。③信號傳輸的可靠性。避雷器本體與取PT信號的位置距離遠的話達到200～300m，采用有線信號傳輸，信號傳輸易受環境干擾，且在運用中發現還與信號線接觸是否良好關系密切，而無線傳輸則受電磁干擾影響大。上述3個方面是造成避雷器帶電測試數據異常的主要原因。

2.2顯著性差異分析法簡介

MOA帶電測試需對測試結果進行對比分析，將本次測試數據與歷史數據相對比，而后做出分析判斷。本文使用狀態量顯著性差異分析法對MOA帶電測試結果進行精確分析，從而判斷設備是否存在可能的缺陷。針對測試數據的分析，《輸變電設備狀態檢修試驗規程》Q/GDW1168-2013提出了顯著性差異分析法。該方法可對測試數據進行精確分析，從而找出顯著性差異，特別適合對設備狀態量進行精確分析。避雷器帶電測試數據量大，數據誤差范圍小，通常很難發現小范圍內數據的輕微變動。使用該方法進行避雷器帶電測試數據分析。其主要原理是在相近的運行和檢測條件下，相同設計、材質和工藝的一批設備，其狀態量（測試數據）不應有顯著差異。在不受試驗條件影響時，顯著性差異分析法也適用于同一設備同一狀態了歷年試驗結果分析。如果某臺設備某個狀態量與其他設備，或與之前歷年數據有顯著性差異，即使滿足注意值或警示值要求，也應引起注意。

2.3在線監測裝置的影響

（1）在線監測裝置等效電路。該站避雷器在線監測裝置均選用上海某公司生產的JSM3-485通信型在線監測裝置，為非常規的避雷器在線監測裝置。裝置采用全密封焊死結構，外置2路圓形四針航空接口，一路為工作接口、一路為備用接口，1針、4針外引12V直流工作電源。其內部元件按功能設置主要分為采樣檢測、數據通信兩大部分，兩者之間采用光電隔離。其中，采樣檢測部分可等效為12kΩ電阻與氧化鋅閥片并聯，其等效電路如圖2所示。（2）裝置現場檢查情況。避雷器停電搶修時，現場檢查JSM3-485通信型在線監測裝置，指針指示為零，備用接口有明顯受潮痕跡，廠家確認設備已故障損壞。（3）裝置對帶電檢測數據的影響。從前面檢查情況來看，造成避雷器帶電檢測數據嚴重失真的原因為備用接口受潮，導致JSM3-485通信型在線監測裝置內部故障，電子器件、光電隔離部分熱擊穿。帶電檢測時，外引12V直流工作電源與避雷器帶電測試儀構成回路，附加電流導致帶電檢測數據嚴重失真。

2.4紅外測溫以及局放測試

1）紅外測溫應用避雷器劣化導致阻性電流增加，將引起內部溫度升高，通過紅外測溫的方式能直觀地反應避雷器的劣化情況，目前的紅外測溫能鎖定到設備的各個部位，誤差能控制在0.5℃范圍內。通過大量的現場實地測溫，同個站點運行正常的避雷器三相對比，各位置的溫度基本一致。2）局部放電測試應用當避雷器內部出現劣化，或者某個部位接觸不良時，內部會產生懸浮電位，電位隨外電場整體電壓而變化，電場強度達到一定程度會產生放電現象。借助避雷器局部放電測試儀進行三相同時檢測，觀察其相位與幅值，若三相同時有，且為同極性相位，則為外部干擾，若一相幅值較大，其他兩相不明顯，則避雷器內部可能存在放電現象。由于局放測試儀對空間電磁場要求較高，故這種方法作為輔助判別的手段。

結語

本文所介紹的避雷器帶電檢測數據異常的情況比較少見，但提醒我們要加強對在線監測裝置運行情況的關注。在線監測裝置出現故障后，必須盡快消缺。帶電檢測數據出現異常時，應與在線監測數據進行對照，若帶電檢測數據異常時恰好在線監測裝置故障，須排除在線監測裝置對測試數據的影響，之后，才可對測試數據下結論。

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（作者單位：國網山西省電力公司晉城供電公司）