氧化锌避雷器带电测试原理及干扰分析

植庆航

摘 要：过电压对电力系统的安全运行威胁很大，而避雷器是保证电力系统安全运行的重要设备之一。带电测试的诸多优点使其得到了广泛的应用，但是现场测试的干扰会影响数据的准确性，文章结合带电测试的原理，通过试验数据的对比，对几种影响因素进行了分析，针对做好避雷器带电测试工作提出了几点建议。

关键词：氧化锌避雷器；带电测试；阻性电流；干扰

随着社会对供电可靠性的要求越来越高，带电测试越来越受人们的青睐。然而，有时候带电环境以及自然环境会干扰测试，导致数据误差，不能准确判断避雷器的状态。

一、带电测试的基本原理

（一）氧化锌避雷器的电气特性

MOA的电阻阀片相当于一个电阻和电容组成的并联电路，其等效电路如图1所示和电流向量关系图如图2所示，其中IX、IR、IC分别为MOA的全电流（持续泄露电流）、阻性电流和容性电流。

在正常运行电压下，IR占总泄露电流的10%～20%，主要包括：瓷套内、外表面的沿面泄露，阀片沿面泄露及其本身的非线性电阻分量，绝缘支撑的泄露等。

（二）带电测试的原理

全电流的价值主要体现在MOA有较大故障或老化比较严重的时候有明显增大，是一个不可或缺的电气参考量。但对其早期的老化或受潮反映不灵敏，导致无法正确判别。

MOA电阻片长期承受工频电压而逐渐老化，其体现为系统运行电压下的阻性电流变大。阻性电流用峰值来表示，在系统持续运行电压下，正常的阻性电流峰值为100～200μA，MOA发生受潮、元件损坏、表面污秽等故障时阻性电流峰值很容易超过这个数量级。预防性试验规程规定：当阻性电流增大到初始值的50%时应停电检查。

MOA的绝缘性能下降有两个原因：一是氧化锌阀片老化，使其非线性特性变差，其主要表现是在系统正常运行电压下阻性电流高次谐波分量显著增大，而阻性电流的基波分量相对增加较小；二是氧化锌阀片受潮，其主要表现为正常运行电压下阻性电流基波分量显著增大，而阻性电流高次谐波分量增加相對较小。因此，对阻性电流各次谐波的测量可以较为准确地判别MOA性能下降的原因。

根据上面所述，正确的方法是测量各个基本电流量。现场工作中我们班组用到AI6106氧化锌避雷器带电测试仪。测试接线图如图3所示。

二、试验过程中的干扰分析

（一）避雷器两端电压中谐波含量的影响

因为MOA是接在母线上的，运行电压可以直接作用在避雷器上，而其中的谐波电压的幅值和相位均影响MOA阻性电流的测量值。谐波状况不同，可能使测得的结果相差很大。而阻性电流基波分量基本不受谐波成份影响，因此在谐波干扰比较严重的情况下测量应以阻性电流基波分量为准。

（二）避雷器相间的干扰

高压场地的避雷器通常是三相一字排开的，由于不同相之间会存在杂散电容，因此对MOA进行带电测试时，会受到相间干扰影响。主要是A、C相受到B相的影响，B相由于在中间，综合影响较小。A、C相电流相位会往B相方向偏移，一般偏移角度2°～4°左右，如图4所示。根据投影法可得，A相阻性电流增加，C相变小甚至为负。我们班组所使用的仪器是可以进行自动补偿的，其原理是假定B对A、C相的影响是对称的，测量出Ic超前Ia的角度Φca，A相补偿Φ0a=（Φca120°）/2，C相补偿Φ0c=（Φca120°）/2。这种方法实际上对A、C相阻性电流进行了平均，也有可能掩盖问题。因此还是建议考核没有进行补偿的原始数据。

（三）避雷器外表面污秽的影响

MOA外表面的污秽，除了对阀片柱的电压分布的影响而使其内部泄露电流增加外，表面泄露电流对测试精度的影响也不能忽视。污秽程度不同，其外表面的泄露电流对MOA阻性电流的测试影响也不一样。

（四）温度和湿度对测试结果的影响

由于MOA的阀片在小电流区域具有负的温度系数，加之内部空间较小，散热条件较差，同时有功损耗产生的热量会使阀片的温度高于环境温度。这些会使MOA的阻性电流增大。通常情况下，温度越高，泄露电流越大。

三、实例分析

111PT间隔避雷器工作中测得的数据。测试前观察到避雷器表面比较潮湿，同时有明显污秽，为了排除湿度干扰，经过一段时间太阳暴晒后进行第二次测试。

第一次测试在潮湿情况下测得的数据，全电流和阻性电流明显要大于第二次，而且阻性电流基波分量也要比第二次大些。对比上次测试数据，各电流量无明显变化，说明测试确实受到了湿度的干扰。比起上次数据，全电流和阻性电流稍微增大了一些，污秽是影响的一个重要因素。

四、结论及建议

带电测试中受到的干扰是复杂的、多样的，因此导致测试结果有可能出现偏差。所以，主要应考察的是阻性电流相关量如阻性电流峰值等的增量，观察其变化趋势，才能更好的把握设备的运行状态。下面根据本文的分析，对工作提出几点建议：MOA带电测试工作应该选在天气晴朗干燥、空气温度湿度相近的条件下进行。并且要详细地记录数据，除了各个电流量，还应把测量时的运行电压、环境温度、相对湿度等数据记下来，以便进行进一步的对比。

参考文献：

[1]杨保初，刘晓波，戴玉松.高电压技术[M].重庆：重庆大学出版社，2012.

[2]陈润颖，毛学峰.变电设备故障及分析[M].北京：中国电力出版社，2013.

[3]陈化钢.电力设备预防性试验方法及诊断技术[M].北京：中国水利水电出版社，2009.

[4]广东电网公司.预防性试验作业指导书.分册[M].北京：中国电力出版社，2013.

[5]周武仲.电力设备维修与预防性试验[M].北京：中国电力出版社，2008.

[6]河北省电力公司.变电检修现场技术问答[M].北京：中国电力出版社，2013.