氧化锌避雷器带电测试方法应用分析

王静君，李文书，杜积贵

(1.江苏省电力公司电力科学研究院，江苏南京211103；2.南京供电公司，江苏南京210013)

金属氧化物避雷器（MOA），是电力系统中防止过电压的主要设备[1]，目前现场对MOA进行检测的方法主要有直流参考电压法（进口设备一般采用交流参考电压法）和交流泄漏电流法（包括全电流及阻性电流），检测方式有停电试验、在线监测和带电测试。停电试验是精度最高的测试方式，但较大地影响了系统的运行方式及供电可靠性，因此试验周期较长。在线监测无需停电就可实现对检测设备的状态，但目前只是在放电计数器内加装了简单的泄漏电流表，精度及灵敏度难以达到要求[2]。介于停电试验与在线监测之间，带电测试兼有前两者的优点，并克服了前两者的缺点，在不停电方式下，即可检测MOA的全电流、阻性电流，且检测精度较高。因此对MOA进行带电测试是非常有必要的。

1 MOA带电测试的原理

目前MOA带电检测方法的原理有：总泄漏电流法、阻性电流三次谐波法、补偿法、基波法、谐波分析法。但现场运用比较多、研究比较深入的是补偿法和基波法。按照现场测量取电压信号的不同方式，可以分为取电压互感器（TV）二次信号和不取TV二次信号2种方法。取参考电压信号基于的是补偿法原理，不取参考电压信号基于的是基波法原理[3，4]。

1.1 参考电压信号法的测量原理

通过无线方式（有线方式）发送同步信号，电压隔离器把TV的二次信号经过A/D变换成数字信号，再经无线信道（有线信道）传输至仪器。仪器经过傅里叶变换，取出基波，然后用投影法计算出阻性电流基波峰值Ir1p=Ix1p×cos φ，因基波数值稳定，故可采用φ和Ir1p均能直观衡量MOA性能。

由于B相对A相、C相MOV的作用是对称的，使A相、C相氧化锌避雷器阻性电流的相位差大于实际值。假设Ia、Ic无干扰时相位相差120°，按相间干扰的对称性，以B相φ为准，A相φ减小的数值基本等于C相φ增加的数值，如图1所示，由此可以计算相间干扰角度。

图1 A相和C相受B相影响的相间干扰

如果测量时考虑相间干扰，可对A相、C相补偿角度，把该补偿角度“加”到φ中。该补偿法实际是对A相、C相阻性电流进行了平均，也有可能掩盖问题。

1.2 不取参考电压信号法的测量原理

在无法获取电压互感器二次侧的信号或者其他某些特殊情况下，取参考电压信号的MOA带电测试仪就无法使用。在这种情况下，需要使用不取参考电压信号的MOA带电测试仪。按照对参考角度设定、计算的方式，可以分为3种：角度提前设定、电流法设定和依据统计原理审定角度。

（1）角度提前设定。无参考电压时，先测量A，B，C三相的全电流 Ixa，Ixb，Ixc。 根据 A，B，C 三相 MOA 基本是平衡的原理，先假设B相一个角度（例如80°），再测量出 φab，φcb，计算出 φa，φc，计算出 A，B，C 三相的阻性电流。如果计算的三相阻性电流不平衡，再调整假设的B相角度，最终计算出三相的阻性电流。

（2）依据统计原理设定角度。输入B相电流和电压的相位差值（默认为83.5°，输入到仪器中的B相参考相位差值如果是现场实测的统计值，测试结果更准确），根据实测的B相电流相位推算得到B相的电压相位，根据系统三相电压差120°的规律，计算出A相和C相电压的相位，从而计算出A相和C相的电流电压相位差值，然后求取相应的一系列参量。对同一母线场的MOA测量输入的B相参考相位差值保持一致，那么测试结果的历史趋势对比可以很好地反应MOA绝缘状况的变化。数据结果的判断方法是：如果A相、C相两相数据均不正常，初步判断B相存在问题（基准错误）；如果A相、C相某一相数据异常，那就是数据异常的某相存在问题。

（3）电流法设定。电流法只需要输入一个电流信号即可，因此接线和测量十分简单。仪器取入MOA电流信号后，对MOA电流信号进行快速傅立叶变换，可以得出总泄漏电流Ix的一次基波峰值Ix1p。根据统计原理，人为的在Ic方向产生一个与Ic相反电流矢量Ic1p'。通过软件处理改变Ic1p'的大小，在Ir方向上总可以得到一个最小值，这个最小值就是阻性电流的一次基波峰值，如图2所示。此种方法从原理上，也是假定角度。

图2 电流法原理示意图

电流法设定的原理与示波器法比较类似，但是还没有经过权威机构认证，目前在国内还存有争议，这种方法只是一种测量MOA的辅助方法。

2 不同原理的现场实测比较

为了更好地对各种不同原理的MOA带电测试仪进行比较，组织一些厂家的仪器分别在试验室停电环境下和变电站带电环境下进行测试。

2.1 角度提前设定的测试数据比较

仪器A是具有取电压信号和不取电压信号2种测量模式，仪器A在试验室环境下对一节标准MOA进行的测试数据，如表1所示，其参考值Ix'=0.778 mA，Ix1p'=0.2 mA。

表1中，仪器A不取电压信号时，采用的是角度提 前 设 定 的 方 法 ，ΔIx/Ix'=（Ix-Ix'）/Ix'×100% ，ΔIx1p/Ix1p'=（Ix1p-Ix1p'）/Ix1p'×100%。 根据表 1 的数据，对于同一台仪器A，在取电压信号的模式下，全电流值Ix、阻性电流值Ix1p与参考值很接近，误差很小。在不取电压信号的模式下，全电流值与参考值的误差比较小，但是阻性电流值与参考值的误差较大，相对误差达51.5%。这表明，对于同一种仪器，在同样的测试条件下，采用取电压信号的模式，全电流值、阻性电流值这两个测试数据的准确度都比较高；若采用不取电压信号的模式，全电流值的准确度也较高，但阻性电流值与参考值相比要偏小，准确度较差。

表1 仪器A在试验环境下的测试数据

另外，从仪器A的2种模式下的数据对比来看，在不取电压信号的模式下测得的阻性电流值会比取电压信号下测得的数据偏大一些，而阻性电流值Ix1p会偏小。这说明，在无法取得电压信号或不取电压信号情况下，若采用角度提前设定的方法对MOA进行带电检测，所预设的角度与实际情况不太相符，由此所测得的全电流值Ix与实际值相比要偏大，而阻性电流值Ix1p要偏小，且阻性电流值Ix1p的误差很大，无法反映MOA的实际情况。对于采用预设角度的不取电压信号的测量方法，还需要进一步的改进完善。

为了更好地比较不同测试模式下测试数据的准确性，选取仪器B、仪器C在试验变电站现场对MOA进行带电测试。仪器B、仪器C在2种不同模式下的测试数据如表2所示，其参考值Ix'=0.568 mA，Ix1p'=0.088 mA。

表2 2台仪器在不同模式下的现场带电测试数据

表2中，仪器B、仪器C在不取电压信号测试时，采用的是角度提前设定的方法。根据表2的数据，仪器B、仪器C在取电压信号模式下测得的全电流值Ix和阻性电流值Ix1p基本一致。一般来说，在取电压信号模式下测得的数据与实际值是比较接近的，且这2个仪器测得的数据也基本一致，可以认为试验变电站现场MOA带电测试的参考值就是这2台仪器在取电压信号下测得的数据。从仪器B、仪器C这2种模式下的数据对比可发现，在不取电压信号模式下，全电流值Ix偏大，阻性电流值Ix1p偏小。

结合表1、表2的测试数据及分析，可以得出一个初步的结论：在不取电压信号模式下，若采用角度提前设定的方法，所测得的全电流值Ix比实际会略微偏大，阻性电流值Ix1p会偏小，而且在有些情况下，Ix1p与参考值的误差还很大。

2.2 依据统计原理设定角度的测试数据比较

有些厂家在设计不取电压信号模式的测量时，采用的是依据统计原理设定角度的方法。2台仪器采用此统计原理设定角度的现场测试数据如表3所示，其参考值Ix'=0.568 mA，Ix1p'=0.042 mA。

表3 2台仪器在不同模式下的现场带电测试数据

表3中，仪器D、仪器E测得的阻性电流值是有效值，非峰值。若以2台仪器在取电压信号下的测试值为参考值（一般情况下，取电压信号的测试值较为准确），从表3的测试数据可以知道，在不取电压信号下，依据统计原理设定角度测得的全电流值Ix与取电压信号下测得的全电流值Ix一致，阻性电流值（有效值Ir）要偏大一些。

2.3 总结分析

在对MOA进行带电测试时，采用取电压信号的模式，全电流值Ix、阻性电流值Ix1p的测试数据准确度比较高。在不取电压信号的模式下，若采用角度提前设定的方法，全电流值Ix的测试数据会比实际值偏大，阻性电流值Ix1p偏小；若采用按照统计原理设定角度的方法，全电流值Ix的值与实际值基本一致，阻性电流值（有效值Ir）比实际值偏大一些。

因此，在对不取电压信号的测试数据进行分析时，必须按照不同的原理，进行相应测试数据误差的修正，以提高测试的准确性。具体的误差修正方法还需要根据不同的仪器进行进一步的分析研究。

3 结束语

通过此次对不取电压信号模式下MOA带电测试仪的现场试验，研究分析了不同模式下测试数据的误差，与取电压信号的模式相比，还存在较大的不足，需要今后进一步的改进完善。虽然不取电压信号还存在一些问题，但是对于一些无法取电压信号的场合，可以进行定性试验，这对检修人员掌握MOA的运行情况还是很有帮助的，且是今后的一个发展方向。

[1]张则景.浅析氧化锌避雷器在线测试方法[J].电机电器，2009，28（22）：48-51.

[2]陈 忠，郭 波，蔡泽祥.提高氧化锌避雷器现场带电测试精度的新措施[J].南方电网技术，2010，04(1)：95-98.

[3]李 雪，包玉树，朱 琦.新型氧化锌避雷器带电测试仪校验方法探讨[J].江苏电机工程，2009，28（6）：63-65.

[4]高自伟，张大为，黄 杰.氧化锌避雷器带电检测方法及应用分析[J].黑龙江电力，2008，30（4）：295-300.