1、 技 术 讲 课 教 案题 目：氧化锌避雷器的在线监测授课人：马拉多纳当前采用的MOA一般不含间隙，在交流电压作用下，避雷器的总泄漏电流（全电流）包含阻性电流I R（有功分量）和容性电流IC（无功分量）。在正常运行情况下，流过避雷器的主要电流为容性电流，阻性电流只占很小一部分，约为10% 20% 左右。当阀片老化、避雷器受潮、内部绝缘部件受损以及表面严重污秽时，容性电流变化不多，阻性电流增加较大。因此对氧化锌避雷器进行全电流检测，方法简单，可以在一定程度上反映避雷器的绝缘状况，但不如检测阻性电流灵敏。氧化锌避雷器的在线检测通常有补偿法和谐波法两种。补偿法误差较小，但测量时必须引入电网电压信号，
2、有时无法实现。谐波法测量时无需动用电网的PT，不须断开避雷器的接地线，仅用钳型CT直接钳在避雷器的接地线上，即可测得氧化锌避雷器的全泄漏电流和阻性泄漏电流。此外，在氧化锌避雷器的在线检测中，越来越多地采用数字化测量和谐波分析技术，简化硬件电路和测量方法。一、全电流带电检测全电流带电检测原理如图所示。使用交流毫安表或万用表的交流毫安档，也可用经桥式整流器连接的直流毫安表，并接在动作记数器或接地开关上测量全电流，这是一种简便可行的方法。 图 432 全电流在线检测原理图当电流增大到23倍时，往往认为已达到危险界限。现场测量经验表明，这一标准可以有效地检测氧化锌避雷器在运行中的劣化。图中R 3是保护
3、阀片，保护间隙为放电管，用以防止避雷器劣化后的较大电流引起的设备损坏。并联在动作计数器上时应考虑动作计数器内阻的影响。二、补偿法检测阻性电流氧化锌避雷器阀片的劣化反映为阻性电流增大。因此，直接测量阻性电流I R反映氧化锌避雷器的劣化更为灵敏。直接测量阻性 IR需要同时抽取系统电压信号，以便能够借以消除总泄漏电流中的容性电流分量。其基本原理与容性设备的阻性电流检测相同，如图上图所示。采用这种类型的阻性电流检测仪比较方便实用，因为它是以钳形电流互感器取样，不必断开原有接线，而且不需人工调节，自动补偿到能直接读取I R及P。但如果测试现场的电场干扰使容性电流与电压不是相差90度时，测试仪器不能将I
4、C完全补偿掉，会造成很大误差。此外，钳形电流互感器的磁芯质量很重要，要保证不因各次图 433 阻性电流测量原理接线钳合时由于电流互感器铁芯励磁电流变化而引起比差，特别是角差的改变，需要采用良好的屏蔽结构以尽量减小实测时外来干扰的影响。另外，电网谐波电压是从幅值和相位两个方面来影响阻性电流测量值。分析表明，若只测量阻性电流中的基波，则不论避雷器两端电压所含谐波量如何，I R1 总是一个定值。因此，采用滤波技术滤除 和 中的谐波分量，可以排除氧化锌避雷器两端电压中所含谐0sU波对阻性电流测量的影响。三、用谐波法测量泄漏电流由金属氧化锌避雷器的等值电路可知，全电流由阻性电流和容性电流组成。由于氧化锌
5、阀片的非线性，阻性电流中包含基波分量和谐波分量。假设电网电压中只有基波分量，容性电流中亦只有基波分量。因此，只要在测出的全电流中滤除基波分量，剩下的就只有反映阻性电流变化的谐波电流。如果能得到谐波电流与阻性电流之间的比率关系k，即可得到阻性电流I R。分析表明，k可以通过计算或试验得到。根据此原理构造的测量方法有谐波法和零序电流法。此处介绍谐波法，零序电流法在后面介绍。典型的谐波法测量原理图如图下图所示。由直接钳于避雷器接地线上的CT探头、I 0通道放大器、 IR通道放大器及指示电表组成。A1 通常由低噪声前置放大器和增益可变的放大器组成，以适应不同量程的泄漏电图 434 谐波法测量原理图流检
6、测的需要。A2 射极跟随器，使仪器可外接各种型号的同步示波器，以观察I 0的波形便于分析。A3 有效值检波器，其输出直接送至指示电表读取全泄漏电流。A4、A 5 带通滤波器，当测量3次谐波时，其中心频率取150Hz，然后送至指示电表指示其谐波分量，通常经一修正值使电表直接指示阻性电流值。谐波法仪器的电路结构较为简单，测量方便，只要用CT探头钳在避雷器的接地线上就可以直接读取避雷器的全泄漏电流值和阻性泄漏电流值。但由于它测量的是泄漏电流的谐波分量来代替I R，所以测量值会受到电网中的谐波分量的影响。采用比较法判断氧化锌避雷器是否老化，即避雷器投入电网运行时的泄漏电流、阻性电流值和运行一段时间后的
7、I 0和I R的变化值（主要是I R的变化值）。当检测值大于 倍初始值时，即须加强052.监测直至退出运行。谐波法以阻性分量的谐波值代替I R，所以它有一修正值，对不同的氧化锌避雷器，修正值也不同。实践证明，若改为3、5、7次谐波峰值的和，再通过修正值修正，其适应范围更大。谐波法的缺点是易受到电网电压（或试验变压器）的谐波分量的影响，电网电压的谐波分量与阀片产生的谐波相互干扰，电网电压的谐波分量越大，测量误差就越大。为避免电网电压谐波的影响，可采用“电场探头”等方法，获取电网谐波以抵消（补偿）CT探头中取得的电网中的谐波分量，提高测量精度。四、零序电流法从避雷器三相总泄漏电流中检测出3次谐波阻
8、性电流分量 ，此法又叫零序电流IR3法，如图右图所示。零序电流通过三相接地线上的小CT测取。当系统电压平衡且不含谐波分量、三相避雷器特性一致时，三相电流中的基波分量（容性电流I C和基波阻性电流 IR1）互相抵消，接地线中只剩下3次谐波零序电流I 0，它等于各相3次谐波阻性电流之和，即 。根据氧化30RI锌避雷器的总阻性电流I R与3次谐波阻性电流 之间在大小上有一定IR3比例关系，可以得出总的阻性电流的大小（峰值）。此外，氧化锌避雷器正常时的I R3数值较小，当一相或三相避雷器出现问题时，三相电流不平衡，I 0增大，且I 0中含有基波成分，因此能发现故障。零序电流法利用基波三相平衡原理消除基
9、波分量，只用一个小电流互感器加电流表即可完成测量，只要三相避雷器不同步老化，就可以采用此法发现缺陷。即便同步老化，也可通过与过去测量值比较，发现老化趋势。影响读数的因素由于电源电压的不平衡性、三相被试品的差异、相间干扰等均可能影响读数；而且磁套表面潮湿时表面泄漏电流也将影响读数；系统电压中若含有谐波分量，则电容电流也将含3次谐波 ，3CI与 迭加后将使测量到的I 0比实际阻性电流的3次谐波分量 增大R R很多，造成错觉；I 0有变化时不易判断出是哪一相出现异常。因此本法宜作为普遍性初测的一种方法，判断的界限不能规定得太严。五、在线检测时相间干扰的影响氧化锌避雷器在现场运行中，由于三相避雷器的位
10、置靠得较近，相间杂散电容较大，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，这使氧化锌避雷器的底部电流与单独一相运行时相比会发生变化。当三相避雷器成一字形排列时（右图），A相和C相避雷器由于受到B相电压的影响，其总泄漏电流的相位（以本相电压为参考相量）将分别移后和移前约3-5度，其峰值也略有减小；B相避雷器同时受A相和C相电压作用，总泄漏电流的峰值有所下降，相位基本不变。因而测出的阻性电流值，A相明显增大，而C相明显减小，B相则基本不变，即三相阻性电流出现了不平衡现象。在变电所停电的情况下，用外施电压分相测量氧化锌避雷器的总泄漏电流的容性分量和阻性分量，然后在运行情况
11、下再测量，这时自母线PT来的二次电压先经过移相再输入仪器（见上图）；调节移相器的角度，使测量值与外施电压时所测相同，记下所移角度和阻性电流分量、容性电流分量、总电流值，以它们作为基准，以后每次均在相同的移相条件下进行测量，根据阻性电流分量的变化来判断。实践经验指出，当三相避雷器成一字形排列时，A、C两相的电压分别向后和向前移约3-5度，即可收到良好效果。另一个消除相间干扰的方法是：当测量处于边相位置的MOA时，不仅测取该相MOA下端的电流，同时测取中相下端的电流。由于相间杂散电容的耦合,使这两电流之间的相位差已不是120 o而是120oa，求出a后将基准电压相位自动移相a角，然后仍可用常规的测阻性电流方法测出比较准确的 及P。RI
