避雷器带电测试数据异常分析与应对措施研究

技术应用ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＡＮＤＭＡＲＫＥＴ
Ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．１，２０１９避雷器带电测试数据异常分析与应对措施研究
陈为庆１，庄小亮１，欧阳聪１，陈奕海１，鲍超斌２
（１．南方电网超高压输电公司广州局，广东广州５１０６６３；２．上海启亦电子科技有限公司，上海２０１４９９）
摘　要：针对现有避雷器带电测试方法（阻性电流基本波法）抗干扰性能差，容易导致避雷器阻性电流测试数据异常等实际问题，提出研究一种基于避雷器三相全电流相角比较的避雷器带电测试方法，结合红外测温以及局放测量技术等多维度分析手段，最后通过现场实测，证明了该技术能有效地滤除现场干扰，准确地反应避雷器性能状态。

关键词：避雷器；带电测试；异常分析；干扰因数；三相全电流；相角比较法
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－８５５４．２０１９．０１．０３０
　引言
某电力公司２０１７年开展的多个站点的避雷器带电测试项目中，发现有多个间隔的避雷器带电测试数据出现异常，多台避雷器阻性电流峰值均超过初始值的５０％，最大偏差达到１２８％，如表１所示，避雷器带电测试异常数据。

根据《电力设备预防性试验规程》要求“测量值与初始值比较，当阻性电流增加５０％时应该分析原因，加强监测、适当缩短检测周期；当阻性电流增加１倍时应停电检查”，经过停电试验，均未发现异常，即说明避雷器元器件未发生实质性老化或破损，故急需对造成避雷器带电测试数据异常原因和干扰因数进行研究，并制定应对措施，减少停电试验次数。

表１　避雷器带电测试数据
站点测试设备相别
阻性电流峰值（ｍＡ）变化率（％）
初始值２０１７．０６２０１７．０９２０１７．０６／２０１１年２０１７．０９／２０１１年２０１７．０９／２０１７．０６
站点１
线路Ａ
线路ＢＡ
Ｂ
Ｃ
Ａ
Ｂ
Ｃ
０．０３９
０．０３４
０．０３６
０．０４３
０．０５５
０．０３７
０．０６５
０．０４６
０．０５９
０．０６７
０．０６２
０．０６５
０．０８９
０．０６８
０．０８２
０．０８６
０．０６３
０．０８１
６６．６７
３５．２９
６３．８９
５５．８１
１２．７３
７５．６８
１２８．２１
１００．００
１２７．７８
１００．００
１４．５５
１１８．９２
３６．９２
４７．８３
３８．９８
２８．３６
１．６１
２４．６２
站点２线路Ａ
线路Ｂ
线路Ｄ
Ａ
Ｂ
Ｃ
Ａ
Ｂ
Ｃ
Ａ
Ｂ
Ｃ
０．１９４
０．１７９
０．１８
０．５５７
０．５４
０．５１６
０．３３９
０．２９８
０．３４１
０．３８７
０．２９９
０．３３６
０．７８４
０．７１９
０．８１４
０．５４３
０．４３１
０．５３７
０．３４３
０．３１１
０．６１８
０．７９１
０．７２９
０．８４５
０．４５１
０．３５３
０．４５１
９９．４８
６７．０４
８６．６７
４０．７５
３３．１５
５７．７５
６０．１８
４４．６３
５７．４８
７６．８０
７３．７４
２４３．３３
４２．０１
３５．００
６３．７６
３３．０４
１８．４６
３２．２６
－１１．３７
４．０１
８３．９３
０．８９
１．３９
３．８１
－１６．９４
－１８．１０
－１６．０１
　阻性电流基波法分析
测量各相避雷器电流的同时测量其ＰＴ二次电压，经过傅里叶变换，得到电压与电流的基波分量，那么电压与电流的夹角即为阻性电流夹角，阻性电流等于基波电流在基波电压方向上的分量，如图１所示。

目前很多基于阻性电流基本法的避雷器带电测试仪是带有相角补偿功能，补偿由于相间干扰引起的误差。

无论是带相角补偿或者不带相角补偿的，其数据准确性是由电压与电流的夹角θ决定的。

此种测试方法有３个主要误差。

①系统电压电压的波动的影响，各相系统电压的波动，会导致θ出现偏差。

②ＰＴ信号读取位置的不确定性，不同时期读取ＰＴ信号可能基于不同的ＰＴ二次端子箱，这会造成一定的误差。

③信号传输
２０１９年第２６卷第１期
的可靠性。

避雷器本体与取ＰＴ信号的位置距离远的话达到２００～３００ｍ，采用有线信号传输，信号传输易受环境干扰，且在运用中发现还与信号线接触是否良好关系密切，而无线传输则受电磁干扰影响大。

上述３个方面是造成避雷器带电测试数
据异常的主要原因。

图１　阻性电流基波法测量原理
　基于三相电流相角比较法
避雷器安装位置是固定的，故空间带电体的干扰相对来说是固定的，可以直接测量避雷器Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ的全电流，计算出θａｂ、θａｃ、θｂｃ的夹角，三相全电流的初始夹角已经包含空间干扰的误差。

在确认避雷器性能正常的情况下（经过避雷器交接试验或者预防性试验验证的），在运行状态下测量Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ，并得到三相全电流之间的夹角θａｂ０、θａｃ０、θｂｃ０，如图２
如示。

图２　三相全电流初始夹角
根据《电力设备预防性试验规程》要求，每１年开展１次避雷器带电测试。

在１年期间内，同一组避雷器发生两相及以上劣化损伤的概率极低。

假设Ｃ相避雷器内部发生劣化，此时整体电阻Ｒｂ将减小，阻性电流变大，导致Ｉｂ相角也随着发生变化，如图３
所示。

图３　三相全电流夹角变化
此时Ｃ相全电流与Ａ相、Ｂ相之间的夹角Θａｃ１、Θｂｃ１随着发生变化，而Ａ相、Ｂ相之间的夹角Θａｃ１没有变化。

相间的相角变化基本与故障相的阻抗角相一致，根据大量的现场经验，判断的依据如表３所示。

表３　判断依据
相角差判断依据对应原有判断依据对应的措施０～２．５℃阻性电流变化不大按照正常周期开展
２．５～５℃阻性电流增加５０％缩小监测周期
５℃阻性电流增加１００％需进行停电试验
　红外测温以及局放测试
３．１　红外测温应用
避雷器劣化导致阻性电流增加，将引起内部温度升高，通过红外测温的方式能直观地反应避雷器的劣化情况，目前的红外测温能锁定到设备的各个部位，误差能控制在０．５℃范围内。

通过大量的现场实地测温，同个站点运行正常的避雷器三相对比，各位置的温度基本一致，图４、图５为某一避雷器的不同部位的红外测温图。

图４　红外测温（避雷器中部）
（下转第８５页）
２０１９年第２６卷第１期
%　建筑工程地基基础检测方法
建筑工程地基基础的处理方法有三种，分别是打桩法、换土法和压实法。

①打桩法是比较常见，并且快捷的地基处理方法，就是将桩身从软弱土层打入地下硬土层，使的图层的承载力得到加强。

②换土法，
这种相对其他技术来说施工难度较小，就是去除土壤中的砂石，然后用其他材质回填夯实。

③压实法，适用于处理地下水位０．８ｍ以上稍湿的黏性土、砂土、湿陷性黄土、杂填土和分层填土地基［３］。

主要是通过压路机进行
碾压，在现实生活中根据选择更经济实惠。

而建筑工程地基基
础检测的方法有三种。

３．１　低应变法
低应变法在实际应用中很广泛，首先要明确桩身波速的平均值，通过对桩身应力波速对桩身产生的影响进行分析，但是需要注意的是桩身波速的平均值一定要准确，这对于后面检测结果是有很大影响的，所以至少要选择５根以上来进行计算。

３．２　声波透射法
它的原理是提前在混凝土桩身埋声测管，再进行分析桩身完整性，这在现实使用中很受欢迎，根据《建筑基桩检测技术规范》中相关规定，仪器系统延迟时间的确定一般选择标定法进行，在实际检测中，将发射和接收器水平悬浮在清水，逐点改变点源距离测量声时，记录声时数据，以此制作线性回归时距曲
线［５］。

所以在声测管的检测上可能会出现一些客观因素，所以
在计算的时候要多方面考虑。

３．３　静载试验基准桩和基准梁
对于建筑工程地基基础施工的荷载实验中，一定要做好基准柱以及基准梁的准备，因为这是保证实验检测准确性的基础。

对于基准柱的选择要注意，需要考虑强度，以及温度和震动的影响，还有夜间照明所产生的温度等等，只有精准的控制，才能确保检测数据的准确性。

$　结语
对于建筑而言，地基就是安全保障，所以在建筑工程中，最出不得问题的就是地基基础环节，所以一定要做好对地基基础检测工程，根据现场选择更合适的工作技术手段，并且针对地基基础检测制定详细的规划安排，这样不仅可以提高建筑工程地基基础检测工作的有效性，更能促进建筑行业的健康稳定发展。

参考文献：
［１］　梁国斌．建筑工程地基基础检测的重要性和关键技术
［Ｊ］．智能城市，２０１８（９）：７７－７８．
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［Ｊ］．建筑工程技术与设计，２０１６（２）：１１６．
［３］　韩文永．建筑工程地基基础检测的重要性和关键技术
［Ｊ］．建材发展导向（上），２０１７（９）：２９２．
［４］　姜智博．建筑工程地基基础检测的重要性和关键技术
［Ｊ］．建筑工程技术与设计，２０１５（３０）：２３４．
［５］　曹越．工程建设中地基基础检测的重要性和关键技术初
探［Ｊ］．建筑·建材·装饰，２０１８（１１）：１６３＋１６５．（上接第８３
页）
图５　红外测温（避雷器顶部）
３．２　局部放电测试应用
当避雷器内部出现劣化，或者某个部位接触不良时，内部会产生悬浮电位，电位随外电场整体电压而变化，电场强度达到一定程度会产生放电现象。

借助避雷器局部放电测试仪进行三相同时检测，观察其相位与幅值，若三相同时有，且为同极性相位，则为外部干扰，若一相幅值较大，其他两相不明显，则避雷器内部可能存在放电现象。

由于局放测试仪对空间电磁场要求较高，故这种方法作为辅助判别的手段。

$　避雷器带电测试实测
在完成了上述关键技术研究后，运用基于三相全电流相角
比较方法，开展某站点５００ｋＶ避雷器近半年的带电测试，前后监测相间相角最大变化为０．８３２℃，被试避雷器均已通过停电试验验证避雷器均运行正常，验证了该方法的有效性以及可靠性。

*　结语
文章首先阐述了现有避雷器带电测试方法（阻性电流基波法）可能导致误差各种问题，提出研究一种基于三相全电流相角比较的避雷器带电测试技术，结合红外测温以及局放测量技术进行多维度诊断分析，并经过现场实测，提高了避雷器带电测试的抗干扰性，减少了避雷器停电试验诊断的次数。

参考文献：
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缺陷分析［
Ｊ］．电瓷避雷器，２０１１（２）：５７－６２．［２］　张伟平．避雷器阻性电流测试新方法［Ｊ］．电瓷避雷器，
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［Ｊ］．电瓷避雷器，２０１１（６）：７６－８０．
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电器，２００９，４５（５）：１３０－１３２．
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２００９（９）：５５－５７．
［６］　宋运平．氧化锌避雷器带电测试方法探讨［Ｊ］．硅谷，
２０１１（２３）：３６－３７．
［７］　高树功，沈映．氧化锌避雷器抗相间、空间干扰带电测试
研究［Ｊ］．云南电力技术，２０１４（１２）：１５－１８．。