氧化锌避雷器在线监测技术初探21

氧化锌避雷器在线监测技术初探
氧化锌避雷器作为限制电力系统过电压的重要设备，其性能的优劣对电气设备安全运行
起着重大的作用。

近年由于其阀片老化、电气性能变坏而引发的爆炸事故时有发生，给电网
安全运行带来了严重的威胁。

因此对氧化锌避雷器性能的判断仅仅依赖停电试验是不够的，
而如何监测它在运行中的性能更加重要。

2氧化锌避雷器的监测方法
2.1 全电流法
全泄漏电流法是早期氧化锌避雷器在线监测广泛使用的一种方法，该方法便携可靠，操
作性很强，易于实现。

当避雷器在运行中老化或受潮时，其全泄漏电流中阻性电流增加，从
而引起全电流随之增加，可以根据这一特征来判断避雷器的运行状况。

但是准确度较低，这
对于发现氧化锌避雷器早期故障很不利。

2.2 阻性电流法
阻性电流法主要是测量流经氧化锌避雷器的总泄漏电流的有效值、阻性电流的峰值以及
功率损耗的平均值，通过观察其变化来发现氧化锌避雷器的内部故障。

阻性电流法在实际应
用过程中具有自身独特的优势，但容易受到容性高次谐波电流的影响。

2.3 基波电流法
基波电流法也称投影法，该方法简单方便，不易受电网谐波干扰，具有较高的精确度，
在一些情况下能够灵敏地反映氧化锌避雷器的状态。

基波法是使全电流通过一个低通滤波器，去掉高次谐波，只保留基波部分，其总泄漏电流中只有阻性基波电流做功产生热量。

因此它
对阀片老化的判断不如测量出含有高次谐波成分的阻性电流峰值有效。

2.4 三次谐波法
三次谐波法也称零序电流法，通过检测氧化锌避雷器三相总泄漏电流中阻性电流三次谐
波分量来判断其总阻性电流的变化。

当电网电压含有谐波成份时，该测试方法无法排除容性
三次谐波电流对测量结果的影响，因而测量误差较大。

2.5 温度监测法温度监测法是一种全新方法，简单实用，通过测量因避雷器功耗而产生
的避雷器本体温度升高来反映避雷器的老化程度。

此外它还能对避雷器表面污染影响泄漏电
流的大小进行监测，然而它只能在在线监测的避雷器中应用，如果避雷器已投入运行就不能
使用。

2.6 补偿法
常规补偿法是用取自于PT的电压信号来补偿基波容性电流分量而获得阻性电流，可靠
性高、稳定性好，是目前普遍采用的方法。

补偿法测量误差较小，所用仪器测量时需要引入
补偿信号，此补偿信号经过相位、幅值处理,再和取自避雷器的泄漏电流相减后，方能得到阻
性分量，其缺点是没有考虑对电网电压的谐波成分所带来容性电流谐波分量进行完全补偿这
一因素。

3影响氧化锌避雷器在线监测结果的因素
3.1电压波动影响
当运行电压处于波动情况下,氧化锌避雷器运行电流也会随之出现变化,导致监测到的趋
势曲线发生波动。

对于这种情况可以利用各相避雷器同一时刻的监测值进行横向比较排除这
种干扰,可以在做故障诊断时把这种变化作为一种系统干扰因素考虑,而不作为氧化锌避雷器
故障看待。

3.2运行环境影响
氧化锌避雷器运行的环境条件每天都会有周期性的变化,这些将会导致泄漏电流也随之发生周期性的波动,即使在避雷器阀片正常条件下监测到的特征量也会发生周期性的波动。

由于阀片存在负温度效应,在温度增加情况下,阻性电流也会随之小幅增长,所以在比较监测数据的过程中,一定要对环境温度和湿度的影响加以考虑。

3.3表面污秽影响
当氧化锌避雷器表面存在污秽时,无间隙氧化锌避雷器的等效电路可以看作是在非线性电阻旁并联了一个分流电阻,此时在避雷器的接地下引线上测得的泄漏电流将包含有避雷器表面因污层电阻产生的沿面泄漏电流,使得避雷器阀片的泄漏电流的测量受到影响。

避雷器瓷瓶的污秽程度、检测仪器的精密度以及检测人员操作都会给检测结果造成一定的影响。

3.4谐波电压影响
当系统电压含有谐波分量时,会使其总电流的谐波电流中也会含有容性成分并且与阻性泄漏电流中的谐波成分混合,给从总电流中将阻性电流分离出来造成困难。

当电网电压总谐波含量和谐波成分比例不同时,引起阻性电流的测量误差不同。

因此不能由此判断氧化锌避雷器的保护特性变化。

3.5相间干扰影响
现场运行中,由于场地和布置方式的限制,每相避雷器都不可避免的受到其它两相的影响,当三相氧化锌避雷器按一字行排列同时带电运行时,相间杂散电容较大,通过相间杂散电容各
项氧化锌避雷器之间就有了电气联系,各相避雷器的阀片除承受本相电压作用外还通过杂散电容受到相邻相电压的作用,他们之间的距离和电压等级决定了这种作用的大小。

4 氧化锌避雷器在线监测技术的应用
案例一底座绝缘损坏
在某变电站主变66kV侧氧化锌避雷器的带电测试中，发现C相固定底座的螺丝发生了脱落,同时计数器电流表不指示。

为了确保分析的正确性,首先对该变电站其余避雷器进行了
带电测试,通过测试数据分析仪器本身没有问题,测试数据正确无误。

当测试引线接到计数器
上方时,同时将计数器短路，避雷器本体的泄漏电流通过仪器的电流互感器入地,而通过实际
的测试,发现只有一半正常,说明还有一个短路支路并联于计数器两侧,初步分析认为底座绝缘损坏,将计数器短路,致使计数器电流表指针不指示。

次日,试验人员又对该主变66kV侧进行停电试验,其底座绝缘电阻为零,不合格,后经检查发现固定底座的螺丝将底座与地短接,处理后底座绝缘恢复正常,送电后计数器的电流表指示同时恢复正常。

案例二氧化锌阀片的击穿
在某220kV变电站主变母线侧避雷器带电试验过程中,发现C相避雷器阻性电流与上次
试验数值相比有显著的变化,经分析认为:C相阻性电流变化率为（0.243-0.115）/0.115=111.3%,数值严重超标.该相避雷器由于运行时间长久,致使氧化锌阀片出现较为严重的老化。

一周后
对其解体检查发现A、B相的所有氧化锌阀片均完好,且单个阀片的绝缘电阻为3000M?,而C
相氧化锌避雷器中有2片氧化锌阀片完好,其余3片已击穿,绝缘电阻均为零。

经现场试验和
解体检查证实,C相避雷器偏差已经超过±5%,且泄漏电流大于50?A,严重超出规程规定,经更换处理后三相避雷器缺陷消除。

案例三避雷器进水受潮
在对某220kV变电站主变66kV侧氧化锌避雷器的在线测试中发现C相阻性电流峰值变大,并且功率比其他两相高出很多,经过两次复试发现该相阻性电流峰值与功率仍然继续呈上
升趋势。

经过分析得出:C相避雷器于2016年10月投入运行使用,在其例行试验中,检测结果正常,因此初步判定是由于避雷器受潮所致，并于2018年8月25日,在拆卸避雷器时,发现其金属盖板上有两个没有做密封的小孔,通过孔能直接深入到避雷器的内部的,这也应该是最终
在避雷器中倒出水来的主要原因,避雷器进水就会受潮,同时也会增大避雷器的功耗与阻性电流。

5 结语
氧化锌避雷器作为电力系统重要的保护设备,其运行的可靠性将直接影响电力系统的安全,因此对避雷器实施带电检测技术和在线监测是及早发现并排除故障，防止事故的发生的最有效方法,同时也是未来发展的趋势。

氧化锌避雷器在线监测是一个长期的课题,在以后的工作中,我们还要继续探索更多的新方法和新技术,进一步完善氧化锌避雷器在线监测手段和巡视
检查制度,强化对氧化锌避雷器进行在线监测技术,提高电力系统供电可靠性,从而保证电网的安全稳定运行。

参考文献
[1] 故文平,尹项根,电气设备在线监测技术的研究与发展[J]. 化北电力技术,2003.NO.2
[2] 赵智大,《高电压技术》,中国电力出版社,1999 [3] 熊泰昌,电力避雷器的原理与试验维修[M].北京：水利电力出版社,1993。