孫海龍（富春江水力發電廠，浙江桐廬 311504）
摘要：氧化鋅避雷器在電網中有著重要的作用，帶電測試執行電壓下的全電流、阻性電流、相位角能直接反映避雷器的執行狀況，方法簡單，資料準確。本文對氧化鋅避雷器帶電測試的原理及方法進行了分析研究，介紹了常用的幾種電壓取樣方法。
對測試結果的判斷提出建議。
關鍵詞：氧化鋅避雷器；帶電測試；方法
中圖分類號：tm83 文獻標誌碼：b
1. 前言
避雷器是一種重要的過電壓保護裝置，是電力系統安全執行的有力保障，其中，氧化鋅避雷器由於其具有優良的非線性和大通流容量等優點，在電網中廣泛應用。氧化鋅避雷器預防性試驗一般採用停電後直流洩漏電流1ma下的電壓測量及75%u1ma洩漏電流測量，要求洩漏電流不大於50μa。電力系統中氧化鋅避雷器數量逐漸增多，停電檢修工作量越來越大。
隨著國民經濟的不斷發展，對供電可靠性的要求越來越高，狀態檢修的發展勢在必行。氧化鋅避雷器帶電測試在狀態檢修工作中，顯示出它的巨大優勢，避免了通常預試工作中試驗週期間隔時間長，預試試驗施加電壓較低，試驗條件與執行狀態相差較大的缺點。
2. 氧化鋅避雷器原理
氧化鋅避雷器簡稱moa，它是由氧化鋅閥片疊裝而成的，完全取消了間隙，解決了傳統避雷器的間隙放電時限和放電穩定性所引起的各種問題。而氧化鋅閥片又是以氧化鋅為主並摻以其它微量金屬氧化物燒結而成的，當施加電壓時，電壓幾乎全部加在晶界層上，使moa中流過的電流很小，當電壓公升高時，晶界層又從高阻變低阻，能形成很大的通流量。
3. 氧化鋅避雷器帶電測試方法
帶電測試儀器主要是在執行電壓下對氧化鋅的全電流、阻性電流、容性電流、相位角進行測量。正常情況下，流過避雷器的主要電流為容性電流，阻性電流只佔很小一部分，約為10％-20％左右。但當閥片老化、避雷器受潮、內部絕緣部件受損以及表面嚴重汙穢時，容性電流變化不多，而阻性電流卻大大增加。
3.1 測試原理
氧化鋅避雷器moa執行引數可簡化等效為乙個可變電阻和乙個不變電容的併聯電路。moa在執行電壓作用下，其氧化鋅電阻片會逐漸老化，或者由於密封失效受潮，導致阻性電流增大，因此，通過測量moa阻性電流的變化，就可以了解moa的執行狀況。moa帶電測試是通過專用的阻性電流測量儀獲得moa執行時的全電流ix，以moa端電壓u為基準向量，通過比較ix與u的相位，將ix中阻性分量ir與容性分量ic分離出來，從而根據阻性分量ir的變化來判斷moa的執行狀況。
將試驗裝置的電流迴路併聯於moa洩漏電流監控儀兩端，因監控儀內阻較大，故可不計分流，即可獲得moa的全電流。
3.2 電壓取樣有線傳輸
採用pt二次電壓做參考測量阻性電流，這是目前精確度最好的方法。將試驗裝置電壓迴路併聯接到被測相母線pt二次電壓端子上，可獲得母線電壓的相位。可直接取三相電壓，也可取單相電壓在儀器內部設定為單相參考電壓。
測量接線減圖1。
圖1 三相測量有線傳輸接線示意圖
電流測量線按正確相序連線，用電纜連線主機和隔離器。pt取參考電壓，單相參考電壓接隔離器a(黃)通道，三相對應接a(黃)b(綠)c(紅)。
3.3 電壓取樣無線傳輸
現場測試時因地形原因，或電壓互感器較遠取樣電纜太長，磁場干擾等因素，使有線傳輸極為不便。避雷器較多時，多次從壓變處取取樣電壓也有一定的風險。這是可採用電壓訊號無線傳輸方式。
測量接線見圖2。
圖2 三相測量無線傳輸接線示意圖
無線發射時應可靠連線pt二次側連線線，插入發射天線，開啟發射開關。無線發射時隔離器可以放到pt接線箱上方以提高高度，增加距離。天線應垂直向上，不要靠近金屬物體。
一般200公尺左右變電站一處電壓取樣即可對站內所有避雷器進行全電流的測量分析。
3.4 檢修電源電壓取樣
有的避雷器原理pt，且中間遮擋物太多。造成取樣電壓有線、無線方式均無法測量。可選擇電源相移補償方式，測量接線見圖3。
圖3 電源相移補償接線示意圖
電源相移補償方式是使用檢修電源或220v電源電壓做參考，參考電壓與母線電壓之間存在乙個固定相移。電壓等級越高該相移越大，其原因在於每經過一級變壓器其輸出電壓相位有一定滯後。經過的變壓器級數越多，滯後越大，一般220kv只有1°，550kv可能高達5°。
該相移是影響測量精度的主要**，因此要求測量出該相移並置入儀器。方法是用pt訊號做參考，選取正常合格避雷器進行測量，然後改用檢修電源或220v電源做參考，調整該角度，使儀器顯示角度與pt二次做參考一致即可。如果不同變電站的相移不同，則需要記錄，並採用各自的相移引數。
4. 氧化鋅避雷器帶電測試角度補償
測量三相氧化鋅避雷器時，由於相間干擾影響，a、c相電流相位都要向b相方向偏移，一般偏移角度2°～4°左右，這導致a相阻性電流增加，c相變小甚至為負。相間干擾向量圖見圖4。
圖4 相間干擾
自動邊補（邊相補償）原理是：假定b相對a、c影響是對稱的，測量出ic超前ia的角度φca，a相補償φ0a=（φca-120°）/2，c相補償φ0c= -（φca -120°）/2。
現場的干擾可能是複雜的，如果不能進行合理補償，則建議記錄沒有補償的原始資料，考查資料的變化趨勢。
5. 氧化鋅避雷器帶電測試結果判斷
5.1 根據阻性電流判斷
測量執行電壓下的全電流、阻性電流或功率損耗，測量值與初始值比較，有明顯變化時應加強監測，當阻性電流增加1倍時，應停電檢查。
5.2 根據電流超前電壓角度判斷
φ=0~74.99° 避雷器結論：劣
φ=75~76.99° 避雷器結論：差
φ=77~79.99° 避雷器結論：中
φ=80~82.99° 避雷器結論：良
φ=83~87.99° 避雷器結論：優
φ≥88避雷器結論：有干擾
6. 氧化避雷器帶電測試注意事項
不同生產廠家，對同一電壓等級的moa在同一執行電壓下測得的洩漏電流值差別很大，不應用洩漏電流的絕對值作為判定moa質量狀況的依據，而應與前幾次測得的資料作縱向比較，三相之間作橫向比較。
在帶電測試時，對發現異常的避雷器，應立即用紅外熱像儀對避雷器進行溫度檢測。執行中避雷器各節溫度應無明顯差異。溫度差1℃以上即認為避雷器有問題，需進一步查詢處理。
在排除各種因素的干擾後，仍存在問題，建議停電作直流試驗，測量直流1ma參考電壓及75%直流參考電壓下的洩漏電流，以確診氧化鋅避雷器是否存在絕緣缺陷等問題。
7. 結論
電力裝置的檢修由過去的計畫檢修向狀態檢修發展勢在必行，對氧化鋅避雷器進行帶電測試是十分必要的。它的測試方法簡單方便，試驗資料穩定，能夠反應氧化鋅避雷器的絕緣狀況。應根據現場的實際情況選擇適合的試驗方法，對測量資料也應根據現場進行綜合判斷。
帶電測試有問題的避雷器可以結合紅外線測溫及停電後的直流試驗進行進一步的判斷分析。
參考文獻
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孫海龍1975—，男，助理工程師
2023年畢業於南京電力高等專科學校，從事高電壓試驗、變配電檢修工作，近期重點研究高電壓試驗技術在發供電系統中的應用。
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