董玉玺 王云龙 曾力
（广东电网有限责任公司惠州供电局 516001）
摘要：供电可靠性的要求使设备试验由原来的停电预试为主转为带电测试为主的模式，带电测试工作得到加强。在进行避雷器带电测试的过程中，由于受避雷器的安装排列方式等的影响，经常出现阻性电流负
值，三相阻性电流值相差很大的情况，导致判断困难。笔者通过大量的现场测试经验，总结了一套测量氧化锌避雷器阻性电流的新方法———实际相角法，该方法使运行中避雷器的阻性电流测量不再受避雷器的安装排列方式
等的影响，直接用阻性电流的变化来判断避雷器劣化情况，判断更为直观、准确。针对避雷器带电测试工作取PT二次电压信号的情况，研制了取PT二次信号的保护装置，提升了取PT信号时的安全作业水平。
关键词：避雷器；阻性电流；实际相角法；保护装置
带电测试的目的是为状态检修提供数据用于判断设备状态进而安排合理的检修时间。对避雷器阻性电流进行测试可判断避雷器运行状态的发展趋势，而不是只看单次测量值是否超过警戒值，进而忽视某些临界
于警报电流值附近的避雷器带电测试值。现有的研究对于如何合理利用避雷器阻性电流测量数据，判断避雷器运行状态的发展趋势研究较少。
1.氧化锌避雷器带电测试的方法
1.1氧化锌避雷器带电测试内容
根据20世纪90年代我国电力系统应用统计，110kV及以上国产金属氧化物避雷器事故率0.286相/百相年，其中受潮引起事故占60%；进口设备0.34相/百相年，主要是由于老化、参考电压低、发片温度系数过大和
电位分布不均等造成。金属氧化物阀片的阻性电流是判断阀片是否老化或受潮的最常用方法。在正常情况下，通过MOA的主要为容性电流，阻性电流只占约10%～20%。但当电阻片老化时，避雷器受潮、内部绝缘部件受损以及表
面严重污秽时，容性电流变化不大，而阻性电流大大增加。阻性分量主要包括：瓷套内外表面、阀片沿面泄漏及阀片非线性阻性分量、绝缘支撑件的泄漏等。带电检测避雷器泄漏的全电流及其阻性分量，是发现避雷器早期缺
陷的有效手段。
1.2氧化锌避雷器带电测试方法
仪器的基本原理主要有：全电流法、谐波电流法、同期整流法、基波电流法、电容电流补偿法等。其中电容电流补偿法是现在主流仪器设备原理。其原理是将金属氧化物避雷器两端电压信号进行微分移相，得
到一个与总电流中的容性分量波形相同的补偿信号，再经过可调增益放大器自动调整，得到与容性电流相同的补偿电流，用以抵消掉避雷器全电流信号中的容性分量，得到阻性泄漏电流。该方法需要取得避雷器电压信号，在
生产应用中有以下几种方法：（1）二次法：利用PT二次电压做为参考对阻性电流进行测量，是目前精确度最高的测试方法之一；（2）感应板法：以电场强度做参考，利用感应板来提供母线电压的相位信息，从而分解阻性电
流；（3）检修电源参考电压法：通过测量站内检修电源箱电源相角，经过校准调相与测试仪同步计算取得数据；（4）容性设备末屏电压法：通过同线路、母线电压互感器电容末端安装的带电测试装置取得容性参考信号。
2.避雷器带电测试中的问题
2.1避雷器带电测试的目的
按照规定，金属氧化物避雷器阻性电流带电测试结果应和历史数据和同组间数据做比较，试验周期为每年雷雨季节前完成一次带电测试，当阻性电流增加0.5倍缩短试验周期，增加1倍时应停电检修，该规定沿
用停电测试设置阀值比较的方法，规程中并未充分考虑对多次积累的测量数据进行纵向分析，没有对金属氧化物避雷器现有状态的判定和未来状态的变化进行合理分析，不能很好地满足避雷器的状态监测需要。实际上金属氧
化物避雷器劣化是有规律的，受潮后电阻增大，发热量增大，进而会造成避雷器劣化加速。因此，当避雷器阻性电流变化明显但因未超过阀值而不采取相应措施时，由于劣化加速的原因，可能造成危险情况发生。根据带电测
试值判断避雷器趋势变化规律更有利于合理安排带电检测试验周期和停电检测。
2.2避雷器带电测试数据的补偿方法
避雷器带电测试多采用PT二次电压作参考测量阻性电流（二次法）。该方法需要采集母线电压U和避雷器上泄漏电流I，以母线电压为基准角度，则电流I上的功率角度为Φ。电流I的有功分量为Ir则
因为避雷器上泄漏电流I的容性部分基本不变，所以可以用功率角度Φ来说明泄漏电流有功分量为Ir的大小。
实际测量中，由于相间干扰的存在，A相和C相电流需要补偿。操作者可以根据经验手动补偿，也可以选择测量机器提供的自动补偿功能。以某公司生产的AI-6106氧化锌避雷器带电测试仪为例，该仪器假设A相和C相偏移角度均
由相间干扰产生，且对A相和C相造成的偏移角度相同，以该假设为基础提供的补偿方法为
该方法实际上是对A相和C相阻性电流进行了平均，很可能掩盖了其中某相避雷器阻性电流较大项的问题。由于现场的干扰是复杂的，如果不能合理补偿，最好的办法是不进行补偿，转而考察相同环境下没有补
偿数据的变化趋势。
3.避雷器阻性电流带电测试方法的实用性分析
以下主要对通过参考电压补偿来测量准确阻性电流值的各种方法进行现场应用方面的比较分析。
图1 PT二次法测量接线的原理图
（下转第97页）
3.1 PT二次电压法测量阻性电流的实用性分析
PT二次电压法是将系统通过电压互感器传递到低压侧的二次信号作为同步参考。其原理见图1。用待测MOA同相的PT二次电压，可以提供最好的精度。
3.2 PT二次法现场测试
由图2可见，通过在运行中的PT二次端子箱取电压信号接入仪器，进而在全电流的基础上根据角度折算出阻性电流值。
3.3实用性分析
PT二次法的优势在于：0.5级PT角差为20'（0.33°）。从MOA评价来看，1°～2°的误差可以接受，而仪器自身的角度误差可以控制在0.1°以内，因此PT自身误差可以忽略。可以用一个PT二次电压测量三相MOA
，不是同相的情况下，仪器可以补偿120°或240°。曾经测量过不同相CVT末屏电流之间的相角，与120°的偏差只有0.1°。这说明三相电压具有非常好的对称性，用一相PT参考测其他两相MOA完全可行。PT二次法的劣势在于
：在操作方面，由于被测设备可能离可采集二次电压的PT具有较远距离，而采用较长试验线不仅造成采集的模拟信号受长试验线影响，而且操作不便。最重要的是，由于要在运行的重要一次设备二次端子箱中进行操作，具有
较大的人为误碰、误动二次接线端而造成设备跳闸的重大隐患。要进行大量此类作业将带来巨大的电网风险，500kV主网变电站设备跳闸将带来巨大的负荷损失和社会影响。因此，电网公司的管理制度对正常运行以外设备接入
系统管理非常严格，公司对运行中的CVT二次端子箱进行该类操作非常谨慎和重视，从制度上要求此法为基本原理的现有设备和试验方法的应用进行改进。因此，虽然此法能够得到避雷器阻性电流较准确数值，但在电网企业日
常试验作业中具有较大的安全风险。针对这种情况，研制避雷器带电测试时取PT二次信号的保护装置，通过电路原理图设计、电路元器件参数设计、电路仿真等环节，完成保护装置的研制，进一步防范短路对PT的危险，提高
接取PT二次信号时的保护水平，整体提升接取PT二次信号时的安全水平。
结论
本文对避雷器带电测试的重点测试数据———阻性电流的几种测试方法进行了作用原理和现场实践的细致分析，总结了各类型试验方法的各自特点，进行了现场实施的实用性分析。并利用研制的PT二次电压保
护装置进行现场测试，提升了接取PT二次信号时的安全水平。
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[3]杨殿成.金属氧化物避雷器带电测试干扰分析[J].高压电器，2009（5）130-132.
基金项目：
广东电网有限责任公司惠州供电局项目：研制避雷器带电测试取PT二次信号的保护装置（项目编码：031300KK52180069）
论文作者:董玉玺,王云龙,曾力
论文发表刊物:《河南电力》2018年7期
论文发表时间:2018/9/12
标签：避雷器论文; 电流论文; 测试论文; 电压论文; 测量论文; 信号论文; 氧化物论文; 《河南电力》2018年7期论文;