试析氧化锌避雷器监测系统

赵煜 周立鹤 毛兴 王路军

摘  要：氧化锌避雷器是电力系统中的重要部分，其作用是避免电力系统受到雷击。但目前的避雷器监测系统存在一些问题，这不利于对避雷器状态的监测，更不利于对电力系统的整体维护。为此，作者提出了一种稳定、安全、结构简单的氧化锌避雷器一体化监测系统，并对其原理进行了分析。

关键词：氧化锌避雷器;阻性泄漏电流;监测系统

中图分类号：TM862         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）07-0073-02

Abstract： Zinc oxide arrester is an important part of power system， its function is to avoid lightning strike of power system. However， there are some problems in the current lightning arrester monitoring system， which is not conducive to the monitoring of the lightning arrester state， but also is not conducive to the overall maintenance of the power system. For this reason， the author puts forward a stable， safe and simple structure integrated monitoring system of zinc oxide arrester， and analyzes its principle.

Keywords： zinc oxide arrester; resistive leakage current; monitoring system

1 氧化鋅避雷器监测的类型

1.1 总泄漏电流法

这种方法的原理，是建立在氧化锌泄漏电流的容性分量上的。可以看出，总电流的增多，能体现出阻性分量电流的变化规律。该方法是在避雷器放电计数器中安装电阻微安表，从而检测总泄漏电流的情况。该方法的准确性不高，无法达到使用要求，所以仅仅在电压水平不高的电网中使用。

1.2 阻性泄漏电流法

阻性泄漏电流法仅仅只收集氧化锌避雷器的总泄漏电流，也要采集母线三相PT电压。同时借助数据来进行分析，不考虑容性电流所产生的影响。将数据保存在系统中，再和过去的数据进行对比。通过了解其变化，对氧化锌避雷器的情况进行判断。

这种监测方法的结构是分布式的，传递信号时采用电缆连接，所以容易受到影响。而且数据的计算也需要采用性能高的处理器，较耗费成本。

2 关于氧化锌避雷器一体化在线监测系统

2.1 将三相不平衡电流作为依据

氧化锌避雷器一体化在线监测系统的原理是：总泄漏电流里的电容电流很多，而且由非线性电阻氧化锌片所决定。它的电容量不会由于非线性电阻氧化芯片而受到影响，同样的产品参数也相同。其属于三相对称分量，需借助零序互感器来形成不平衡电流传感器。从而去除掉三相里的容性电流与阻性泄漏电流的对称分量，通过不平衡电流来体现阻性泄漏电流的变化，其准确性很高。

2.2 对氧化锌避雷器接地端子的泄漏电流进行采集

监测系统的电流传感器的输入端会和氧化锌避雷器的绝缘进行连接，和金属底座接地相分离，这样才能消除无用的电流。在收集氧化锌阀片接地引出端的电流时，不和金属底座进行连接。同时也能避开管套外表污物所形成的阻性泄漏电流，以及四周母线电压对氧化锌避雷器金属底座所形成的零散电容电流。

2.3 安装氧化锌避雷器时要使用等边三角形

该监测系统对三相氧化锌避雷器的安装，必须采用等边三角形。避雷器之间的距离一样，零散电容也一样。不平衡电流中，不会形成相间杂散电容电流，所以消除了相间电容耦合干扰对阻性泄漏电流监测产生的干扰。

3 氧化锌避雷器一体化在线监测系统的原理分析

3.1 计算其可行性

（1）一般情况下的不平衡电流计算

假如A相和B、C相之间进行比较，A相的阻性泄漏电流最小，那么则为1.0单位值。而B、C相的阻性泄漏电流则分别是1.05、1.10。同时，阀片柱容性电流远远超过了阻性泄漏电流。如果A相的容性电流（CXa）是8.0，那么其他两相（CXb、CXC）分别是7.5、7.0，差别不超过10%。根据上面的假设，算出不平衡电流量，将A相作为基准，那么：

综上所述，三相不平衡阻性泄漏电流里，最小的A相阻性泄漏电流会从1.0逐渐增加到1.1。三相阻性泄漏电流分别是1.1、1.05、1.1，然后逐渐趋于平衡，最后所得到的零序电流幅值的变化是23%，其为阻性泄漏电流增加量10%的2.3倍。

3.2 监测系统的整体结构

（1）不平衡电流传感器。在不平衡电流传感器中，输入端和A、B、C三相的氧化锌避雷器泄漏电流进行连接。而输出端则直接和插座进行连接，具体如图1所示。

其中，输入端的线圈必须通过雷电涌流，通过宽30毫米、厚1毫米的铜丝来进行编制，并且在铁心四周绕五圈。此外，输出端的线圈要采用截面积为0.5平方毫米的绝缘铜线，绕一圈，产生一比五的电流比，从而提升输出电流的值。

（2）数据处理分析的部分。这个部分由前置信号处理、单片机、采样保持单元、转换单元、数据处理单元所组成。在单片机对数据进行了分析处理后，会通过数据对氧化锌避雷器的状态进行判断。同时也会针对通信模块、接口、管理中心进行信息传递，并回应电力系统以及维修部门所传递的信号、信息等。此外，该部分也拥有三个不同的屏显弹射画面，即紧急呼叫、预警、异常警告。

（3）安装支架。安装支架由两部分组成，即立柱、水平连接板，这两部分会组成一个等边三角形。促使三相氧化锌避雷器合理安装，杂散电容电流互相平衡，避免产生不平衡电流，保证监测系统的稳定运行。氧化锌避雷器接地端和不平衡电流传感器的接地部分进行连接。将支架安装在其中一根立柱中，两者互相紧贴。只有这样，才能满足互相之间信息传递的要求，促使弱点流信号的连接更加稳定。

（4）氧化锌避雷器一体化监测系统的结构。氧化锌避雷器监测系统的构成部分有数据处理单元、不平衡电流传感器、安装支架等，具体如图2所示。

在整体结构中，不平衡电流传感器中的A、B、C三个端口通过接地引线和A、B、C三相氧化锌避雷器的接地端相连接。同时，不平衡电流传感器的输出端通过其中的插件，直接和数据处理部分进行连接。不仅如此，数据处理部分的输出也是通过光纤通信接口，与外部系统通信进行连接，消除信号电缆。最后，数据处理部分和不平衡电流传感器必须要互相紧贴，促使插件的连接更稳定。

4 结束语

氧化锌避雷器一体化监测系统具有很多的优势，不但消除了信号传送电缆，而且在没有使用抗干扰措施情况下，通过三相不平衡电流来对氧化锌避雷器进行有效判断，从而准确了解避雷器运行状态。及时发现避雷器中存在的故障，对避雷器进行维护或者更换，保证电力系统的安全性。

参考文献：

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[4]韩晗，潘学萍.氧化锌避雷器在线监测方法的现状与发展[J].河海大学学报（自然科学版），2017，45（03）：277-282.