带电检测技术在氧化锌避雷器中的应用

王琳媛+白迪

摘 要：主要介绍了氧化锌避雷器带电检测的三种方法，包括泄露电流带电检测、红外线检测、局部放电检测，并对其工作原理进行了分析，通过对上述方法测试的数据进行分析得到其故障类型，及时排除隐患。为电网中氧化锌避雷器的在线检测提供了理论依据。

关键词：氧化锌避雷器；带电检测；绝缘

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.13.238

1 引言

高压电气设备的安全运行是电力系统安全、稳定和经济运行的先决条件，当发生高压电气设备事故时，不仅会对设备本身造成损害，还会造成局部停电，并且会对电网形成的波动、振荡，影响供电质量，甚至还会引起电网的故障。近年来由于电力系统自动化技术的不断发展及水平的增强，电力系统高压电气设备的检测方法也在不断的改进，未来电力系统的展一定会朝着状态监测、状态评估及状态检修的方向发展。金属氧化物避雷器（MOA）就是一种重要的过电压保护电器，用以限制雷电过电压和操作引起的内部过电压的一种电气设备。当金属氧化物避雷器发生电压过大时，氧化锌阀片也会在过电压的情况下发生退化。其主要原因是当系统处于正常运行状态时，电阻電流的谐波分量明显增加，而电阻电流的基波分量相对较小，电阻电流谐波的测量可以用来准确地判断氧化锌避雷器性能下降的原因。为减少MOA运行故障，有必要对MOA进行在线检测。

2 氧化锌避雷器带电检测方法

目前流行的电容性设备带电检测基本方法主要有泄露电流带电检测、红外线检测、局部放电检测方法三种。

2.1 泄露电流带电检测

泄露电流检测是电容性设备带电检测的主要方法，采用穿心式电流互感器获取电容性设备的末屏电流及避雷器接地电流，通过数值分析及故障诊断算法得出设备的全电流、tgδ、电容量、阻性电流、容性电流等特征信息，进而分析电容性设备实际运行状态，是当前最可靠的避雷器的检测。

2.2 红外线检测

近年来，随着红外线测试技术在电力系统中的应用越来越广泛，利用氧化锌避雷器的红外线热像，可以利用远红外测温技术，对MOA进行在线监测，通过对氧化锌避雷器上下节及相间温差的比较，来分析氧化锌避雷器的运行情况。依据《带电设备红外诊断技术应用导册》章程110kV的避雷器可以容许温度升高1～1.5℃，超出时应该选用其他的方法确定缺陷性质及处理意见。

2.3 局部放电检测方法

局部放电检测是在绝缘介质中的电气放电，放电仅限于介质的各个部分，然而，在电力设备绝缘的薄弱环节的局部放电是一个在高压绝缘中常见的问题。局部放电一般不会造成设备的绝缘击穿，但可能会对电介质造成损坏。如果局部放电的时间过长，在一定条件下会就会发生绝缘损坏甚至击穿。所以对容性设备进行局部放电检测时，不仅可以掌握设备绝缘状态，还可以及时发现很多与设备建造、安置相关的问题，从而确定绝缘缺陷原因及其严重程度。

3 氧化锌避雷器带电检测工作原理

对于金属氧化物避雷器的在线检测采用泄漏电流三次谐波补偿法， 是目前对于线检测避雷器最可靠的方法，适合于电网中重要避雷器的检测。

正常运行过程中，氧化锌避雷器工作在小电流区，泄漏电流是一个水平，基本上是容性元件，接近绝缘状态，当电压过高时，MOA工作在中电流领域，绝缘电阻很小，容易释放能量，释放能量后回到原来的高电阻状态。整个工作过程只包括限压和恢复两个阶段。

在小电流区域，是预击穿区域，MOA基本是绝缘情况，只允许小量泄漏电流通过过。在一个低电位，电子发射的热穿过势垒已降低由电场形成泄漏电流。氧化锌晶粒间的晶界层是产生压敏特征的根源。当施加的电压很低，低于拐点电压时，会工作在低电场区域，此时MOA的电阻值为高电阻值，该区域的电压与电流的几乎为线性关系，此时的泄漏电流几乎为零。

中电流区，则为击穿区域，当施加的电压增多时，MOA泄漏电流中的阻性电流和容性电流分量也会随之上升，，电压则基本稳定在一定的水平上，在当前区域，受到冲击波在场强下的电阻，产生隧道效应，势垒被打破，它是通过电流中的非线性关系的显著增加高电流区，其电流密度变化在 10-6～ 102A/cm2而电场强度仅上升到原来的2倍。

在运行电压下，流过避雷器的泄漏电流主要有外部电流和内部电流，外部电流主要是由于污秽所引起的，为阻性电流；如果分析污秽状态，则MOA的泄漏电流的情况比较复杂，其中MOA的阻性电流ir可用下式计算：

阻性电流似乎并没有受到耦合电容的影响，但实际上各节点处的电压值都与耦合电容有关。氧化锌避雷器的泄漏电流是合成电流，主要包括流过阻性元件的阻性泄漏电流和容性泄漏电流。

4 结论

本文主要分析了氧化锌避雷器带电检测的方法，主要为泄漏电流法、补偿法和谐波分析法。由于避雷器泄漏电流的非线性特性，以及系统电压的温度和谐波分量的影响，避雷器的电压谐波影响测量结果，而阻性泄漏电流本身也含有非常丰富的高次谐波。非线性特性和高次谐波的不确定性，使得精确测量非常困难。因此，今后检测方法的研究是对高次谐波的影响。

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