氧化锌避雷器带电测量原理

陈饶　张丽海　马永军　何临虹　瞿西江

摘要：本文首先介绍了氧化锌避雷器带电测量原理，分析了氧化锌避雷器带电测量的理论依据，探讨了影响测量结果的因素。

[关键词]氧化锌避雷器带电测试工频泄露电流阻性电流

1测试工频参数的必要性

绝缘电阻和直流泄露电流需要停电，测试周期较长，而受潮和污秽故障的产生速度快。停电测试周期不能满足。工频条件下阻性电流测量无需停电，测试方便，每年可在雷雨季节前后进行两次测试。

2避雷器测试项目

绝缘电阻（2500M91000M9）

直流泄露参数：包括直流1mA下的电压UIma和75%UImA下的泄露电流（满足GB/T11032-2000，U1mA变化小于5%泄露电流小于50μA）

工频泄露参数：可以对避雷器在运行状态下进行全电流和阻性電流测量，以便及时发现设备内部绝缘受潮及阀片老化等危险缺陷，其原理是通过对被测设备的电压、电流信号的精确采样，运用傅立叶级数技术和数字滤波等计算方法。

3工频泄露电流的形成

氧化锌避雷器总的泄漏电流由阻性分量和容性分量组成，其中除了基波外，包含高次谐波含量。阻性分量被称为阻性电流，阻性电流主要由非线性电阻片（阀片）的电阻特性，阀片表面的沿面泄露，以及瓷套内外表面的沿面泄露，绝缘支撑件的泄露构成。

测试符号所代表的参数含义：

Ix：全电流有效值

Vx：系统电压有效值

Irp：阻性电流峰值

I1rp：基波阻性电流峰值

φd：电压电流相位差

P：有功功率

I3rp：三次阻性电流峰值

I5rp：五次阻性电流峰值

I7rp：七次阻性电流峰值

Icp：容性电流峰值

避雷器运行中存在的全电流，有两部分组成，阻性电流Ir和容性电流Ic，阻性电流对阀片的初期老化、受潮反映比较灵敏。

所以以，上测试数据中尤为重要的是全电流，阻性电流。其它包括波形仅做参考。

4避雷器的伏安曲线

避雷器上所施加的电压持续增加，增加到其非线线性区之后，电流会突然增大，电压被限制在一定高度，不再成比例增长。红色线为故障避雷器伏安曲线，相同的电压下，其泄露电流I2增大。如图1所示。

5避雷器的等效电路

避雷器可以等效为一个非线性电阻和电容的并联。

避雷器在工作电压下，泄露电流主要为容性电流分量，一般不大于五分之一为阻性电流分量。在运行电压下流过避雷器的泄漏全电流包含了阻性泄漏电流分量、容性泄漏电流分量两部分。在避雷器处于正常运行电压状态下阻性电流分量远远小于容性分量，一般阻性泄漏电流分量占全电流的比例不会超过10-15%的数值，所以阻性分量即使增加一倍，全电流的变化不会超过5.0%。所以采用全电流的测量方法，就不能有效监视避雷器的内部性能劣化的趋势。

6阻性电流测测量原理

补偿法（又称二次法）测试仪采用应用最为广泛数字信号处理（DSP技术）和傅立叶变换（FFT）技术，通过谐波分析和数字滤波等抗干扰方法，使得测试结果准确可靠。

通过对避雷器的泄露电流波形，和PT二次侧电压波形进行采样，二次电压法是被公认的最为准确的测量方法：通过采样得到全电流有效值Ix，通过傅里叶变换去掉谐波，三角函数计算电流和电压的相位角φ，根据图2可得到阻性电流

Ir=IxCOSP，

或者Irp=1.414IxCOSφ

其中：Ir—阻性电流有效值;

Irp—阻性电流峰值;

Ix—全电流有效值;

φ—电压电流相位角。

7影响测量结果的因素

（1）电压因素在运行电压下的测量，由于运行电压的变化幅度会大于5%以，上，所以产生的全电流由于避雷器工作在线性区的线性变化，故测量结果也有5%以上幅度的变化，此因素影响不可忽略，可以参考运行电压的变化情况分析电流的变化。

（2）干扰因素。避雷器带电测试中，

ABC三相的全电流数据基本相差不大，而阻性电流数据往往差异性很大，其原因主要是受相邻母线电压对避雷器底座形成的空间容性电流干扰所致。

（3）瓷瓶污秽因素。瓷瓶的外表面在无污秽，轻微污秽，严重污秽情况下，测得阻性电流会完全不同，可根据实际情况定性分析。

（4）温湿度因素。不同的外界环境，尤其是大气湿度会影响测试数据的准确性。

（5）相间干扰因素。以A相为例：在假设不受到相间干扰的情况下，A相理论全电流如图中黄色实线所示，在B相空间干扰（如图中短棕色线）的作用下，根据向量加法的平行四边形法则，A相实测全电流如图中黄色虚线所示。C相的分析方法相同，如图3所示。

8结语

在相间干扰的作用下，A相相位角变小，A相阻性电流变大;C相相位角变大，C相阻性电流偏小。