摘要：近年来，供电可靠性的要求使得氧化锌避雷器试验已由原来的停电预试为主转为带电测试为主，通过对避雷器阀片的泄漏电流中阻性分量的测量，判断避雷器阀片的老化和受潮情况。本文提出一种基于无线传输的避雷器带电检测方法，可以在不拆线的情况下，快速、准确的对工频电压下的氧化锌避雷器的全电流和阻性电流进行测量，采用无线传输通信技术，一人便可完成测量，降低了操作人员的劳动强度，为电气试验人员实时跟踪劣化容性设备提供了可能
关键词：避雷器；带电检测；无线传输
为保证电力系统安全运行，现今氧化锌避雷器已成为变电站中重要的保护设备之一，其主要作用是当线路传来的雷电过电压或由操作引起的内部过电压将对变电站中主设备造成冲击时，为其提供合适的泄流通道，避免主设备因冲击造成跳闸等故障。而投运中的氧化锌避雷器常常因进水受潮、内部阀片老化等原因使得设备的绝缘水平降低，缺陷故障可引起本体爆炸，危及整座变电站甚至电网的安全运行。因此定期对投运中的氧化锌避雷器进行带电检测，以及对投运中劣化了的氧化锌避雷器进行跟踪，监督其劣化的发展趋势，是保证氧化锌避雷器正常运行的必要措施。
一、传统氧化锌避雷器带电检测装置测试的缺点
1、操作繁琐、人力消耗大
目前常见的氧化锌避雷器测试装置，一般需要三组四名人员相互配合，操作步骤较为繁琐：首先，需要一组人接取相应避雷器母线下计量PT端电压，另一组人操作氧化锌避雷器测试装置，最后一组人使用电流钳表接取避雷器计数器端电流，并记录试验数据。
2、工作效率低，劳动强度大
为了保证测试的重复性和有效性，要求参考设备和被试设备以同一母线下同一厂家为最佳。而现场设备繁多、布置各异、且常常距离较远，测试线移动过程中常常发生相互缠绕，并勾挂现场场地中设备，电气试验人员重复走动、搬运仪器十分不便。
3、管辖设备多、无法跟踪劣化设备
进行全站避雷器测试带电测试时，行程用时占据整个测试过程的40%左右，耗费时间长。变电站地点分布广，多处县城边缘地带，110kV变电站的地理位置更加偏僻，山路崎岖，道路不畅，行程用时将大大增加。针对劣化容性设备的复测将极大的耗费人力、物力，并且现有试验班的人员配置无法满足需求，劣化设备跟踪率仅为10%。
二、无线传输的避雷器带电检测方法
图1 无线传输避雷器带电测量方法
如图1所示，通过将泄露电流取样单元（1）接入氧化锌避雷器底座接地引下线处，将与氧化锌避雷器配套使用的放电计数器短接，使得氧化锌避雷器底座接地引下线上流过的泄露电流能有效的被泄露电流取样单元（1）实时采集，可以获得氧化锌避雷器泄露电流相量IX，并将采集的泄露电流由无线通信单元（3）发送给信号同步装置（4）和智能信号处理装置（5），信号同步装置（4）根据接收泄露电流相量信号，同步发送同一时刻电压隔离模块（3）获得的母线电压相量U，两信号经滤波、放大、采样等数字处理，运用谐波分析法对两者分别提取其基波分量，通过智能信号处理装置（5）计算出其阻性电流IP。根据参考设备出产型式试验或现场交接试验、例行例行试验结果进行纵向对比，和试验规程运行参考值比对后，判断其绝缘状况；
：被试设备介质损耗角；
三、射频发射单元仿真实现
根据在许多行业中用作RF信号的收发器的微带贴片天线阵列，配合搭载APC250无线射频RF模块，建立3维动态有限元仿真模型。通过控制分配给每个天线元件的输入信号的相位和幅度，以及阵列元件的数量，能够以优选的增益水平在预计方向上引导辐射方向图。模型中显示了贴片天线上的表面电流密度、天线基板上的电势大小。
从单个馈电点向4*2的贴片天线阵列馈电，所有元件在相同的相位和幅度下馈电。如果从边缘馈电，天线阻抗将高于可接受的值，而如果从中心馈电，天线阻抗将低于可接受的值，因此，在中心和边缘之间存在一个最佳馈电点。此模型采用嵌入馈电策略，通过3D模型建模即可确定最佳馈电点。
四、微处理器程序设计
其软件流程框图如图4所示。无线传输避雷器带电测试仪系统一旦上电，Intel 386EX嵌入式微处理器开始初始化系统，读取系统设置参数，等待系统自检正常就可以进入工作模式。操作人员根据触摸界面提示，选择禁用补偿模式或自动边补模式，选定后触摸屏提示操作图，并读取参考电流和被试电流值，经过微处理器运算后在触摸屏上输出测试数据，并存储相关测试结果，根据设定时钟信号，进行实时刷新。
图4 无线传输避雷器带电测试仪部分程序图
结束语
该无线传输避雷器带电测试仪能够在氧化锌避雷器不拆线的情况下，快速、准确的对工频电压下的氧化锌避雷器的全电流和阻性电流进行测量，测量稳定且可重复性高；并且采用无线传输通信技术，利用无线网络实时进行数据传输和储存，可有效提高工作效率、降低人工成本和劳动强度，实现实时离线式跟踪、减少隐患的发生，具有较高的经济效益和社会效益。当然，本产品仍然存在一些有待改进的空间。例如，还可以增加与主网报告导入系统，实现试验结果的直接保存主网PMS试验报告系统的功能，在后期的改进工作中，应从这方面出发，进一步完善无线传输避雷器带电测试仪的功能。
参考文献：
[1] 周利军，何智杰，陈 颖，刘 源，何 健，仇祺沛.接地导体腐蚀对地网接地电阻的影响和改善方法[J].铁道学报，2018（2）：006-010.
[2] Zhou Lijun，Chen Ying，He Zhijie，Qiu Qipei，He Jian，Liu Yuan.Calculation Method for Harmonic Impedance of Traction Substation Grounding Grid[C].2016 IEEE International Conference on Power System Technology.
[3] 何智杰.雷击输电线路杆塔地中散流特性的仿真与研究[D].成都：西南交通大学.2017：31-54.
论文作者:何智杰
论文发表刊物:《电力设备》2019年第3期
论文发表时间:2019/6/11
标签：避雷器论文; 氧化锌论文; 电流论文; 设备论文; 无线传输论文; 测试论文; 天线论文; 《电力设备》2019年第3期论文;