数字型避雷器带电测试装置开发与应用

郝飞进

摘要：避雷器是一种在电力系统中应用十分广泛的电气元件，主要用于对变电站和输电线路设备进行过电压保护。对避雷器开展的检修除停电试验外还包含红外测温、带电测试和在线监测等方式。其中带电测试由于其不停电试验的特性，在电力系统内部得到广泛开展，在状态检修策略开展后了解和评估设备状态，延长设备停电试验周期的重要技术手段和检修作业任务。鉴于此，本文主要分析避雷器带电测试实用方法及检修策略。

关键词：避雷器;带电测试;实用方法

1、避雷器带电测试原理

1.1、PT二次电压法

PT二次电压法是将传递到低压侧的二次信号作为同步参考，PT二次电压：用待测MOA同相的PY二次电压，可以提供最好的精度。

該方法的优点在于可以忽略PT自身的误差，而且三相电压具有很好的对称性，采用一相PT参考来测量剩余两相的MOA具有很大可行性;其缺点在于，该方法操作时，待测避雷器与PT相距较远，从而导致较长的试验线造成模拟信号的衰减，同时也会带来操作上的不变;此外还存在误碰二次接线导致设备短接的重大事故隐患。

1.2、感应板法

感应板放置于MOA底座之上，可与其他高压导体部分形成两级电容，以板间电流作为参考对MOA总电流分解后，可以求得相应的阻性电流分量。

该方法的优点在于操作时不存在安全隐患，可以采集多点的信号，例如避雷器某相位置或者其他容性设备下方等;不足之处在于，该方法对于放置环境有较为严苛的要求，参考电流的获得较为繁琐，易受主观因素影响，可靠性较PT法低。

1.3、检修电源参考电压法

采用检修电源参考电压法对阻性电流进行测量时，只需对避雷器计数器中经过的电流以及检修电源箱内电压进行测试，即可得出阻性电流，而避免了二次参考电压由于误接或误碰带来的风险。该种方法的优点在于无安全隐患，参考信号的采集点为固定点，主观因素影响较小;主要不足之处在于对于不同位置的信号采集点，存在信号传输过程中的衰减问题，容易导致实测误差，测量精度来看，较PT二次电压法差。

2、避雷器带电测试方法

避雷器的基本原理主要是全电流法、谐波电流法、同期整流法、电容电流补偿法和基波电流法等。电容电流补偿法在当前来说是其主流一起设备所主要应用的测试原理。这种测试方法一般是通过金属氧化物避雷器两端的电压信号实现微分移相，进而得到一个和其总电流之间存在相容性的分量波形一样的补偿信号。同时利用可调增益放大器对其进行自动调整，最终得到其与之容性电流具有一致性的补偿电流。通过这种电流来对避雷器的全电流信号当中的容性分量进行补偿，进而可以到因阻性泄漏而产生的电流。这种方法的检测主要涉及到对避雷器电压信号进行提取，在实际应用的过程中，其提取方法主要有四种：首先是二次法。这主要是一种通过PT二次电压进行利用的方法，将其作为参考，之后对阻性电流进行测量，这是当前来说具有较高精确度的一种测试方法，这种测试方法需要电力系统对电压互感器所传递的低侧二次信号作为参考，通过这种方法的测试，其运行过程中的PT二次端子箱连入电压信号接入仪器，可以在全电流的基础上通过对角度的则算得出阻性电流值。分析其实用性，其优是0.5级的PT角差为0.33°（20′），通过MOA进行评价，能够得出1°～2°的误差被视为可以接受的误差，而该仪器将误差控制在1°之内，可以称得上是十分理想的，所以PT自身的误差基本上可以忽略不计。而其也存在不足之处，比如在操作的过程中，被检测的设备常常距离可采集二次电压的PT具有比较远的距离，这样试验线过长就会导致其采集的模拟型号对操作的灵活性和方便性产生影响。

3、引起避雷器带电测试误差的原因

引起避雷器带电测试准确性的因素有许多，其中主要包括避雷器表面的污秽、湿度和温度、电磁场干扰等，以下为具体的影响分析：

避雷器表面污秽。由于避雷器通常都是安装在户外，周边环境很容易对其造成影响，导致许多污秽累积在避雷器的表面，而避雷器的瓷套很容易受到外界灰尘的影响，这些表面的污秽不仅影响了电阻片柱的电压分布状况，导致其内部泄露的电流量增加，还会导致避雷器外部电流显著地增大，由于避雷器自身的阻性电流相对较小，导致很小的表面漏电都会给避雷器的带电测试结果造成影响，产生误差。湿度和温度的影响。如果避雷器周围的湿度相对较大，避雷器瓷套表面的泄露电流将会增大，尤其是在雨雪天气，环境的湿度相对较大，瓷套表面泄露的电流明显增大，对避雷器带电测试造成影响，产生误差。由于避雷器的内部空间相对较小，导致其散热状况相对较差，再加上用功损耗会产生大量的热量，导致避雷器的电阻片的温度明显超过环境的温度，这些因素都会导致避雷器内部阻性电流增大，由于避雷器电阻片的温度变化范围相对较大，导致阻性电流的变化范围也相对较大。总而言之，在不同的湿度和温度条件下，避雷器的阻性电流、泄露电流都会发生变化，对避雷器的带电测试造成影响，产生误差。

周围强电场的静电耦合。通常状况下，避雷器周边众多的带电设备将会形成复杂的电场，其影响避雷器带电测试准确性的原因主要表现为：A相泄露电流对A相电压的相位角受B相电压感应而变小，导致A相阻性电流增大，C相泄露全电流对C相电压的相位角受B相电压感应而增大，导致C相阻性电流降低，B相的泄露全电流和阻性电流受感应电压的影响相对较小，这是因为C相、A相对B相的感应相互抵消。

4、减小避雷器带电测试误差的措施

在避雷器的型式实验中添加伏安特性测试。想要在避雷器的型式试验中增加伏安特性测试，其中应该包括交流参考电压、持续运行电压以及系统额定运行电压等的阻性电流或者全电流，进行避雷器带电测试的过程中，在不同运行电压下测得的数据根据被测避雷器的伏安特定进行插值等效至相同电压，然后根据不同型号的避雷器的伏安特性曲线，这样得出检测结果的可比性将会明显提高，实现减小误差的目的。

对电压进行谐波分析，根据相应电压的谐波进行谐波补偿。带电测试的阻性电流谐波中，包含在电压谐波激励作用下产生谐波分量和非线性特性产生的谐波分量，其中非线性特性产生的谐波分量是显示避雷器老化的重要指标，而电压谐波激励作用下产生的谐波分量为干扰因素，应该消除，消除的步骤表现为：测试仪器将电压进行傅立叶分解，获得相应的谐波分量，根据避雷器的频率相应特性进行谐波补偿，然后得出相应的谐波分量和阻性电流，根据获得的谐波分量进行相应的谐波补偿。

总之，避雷器是一种在电力系统中应用十分广泛的电气元件，主要用于对变电站和输电线路设备进行过电压保护。对避雷器开展的检修除停电试验外还包含红外测温、带电测试和在线监测等方式。其中带电测试由于其不停电试验的特性，在电力系统内部得到广泛开展，在状态检修策略开展后了解和评估设备状态，延长设备停电试验周期的重要技术手段和检修作业任务。

参考文献：

[1]  陈盛君.750kV氧化锌避雷器带电测试研究[D].华北电力大学，2015.

[2]  吴思源.避雷器带电测试实用方法及检修策略的研究[D].华北电力大学，2014.

[3]  严玉婷，黄炜昭，江健武，钟建灵，杨益公.避雷器带电测试的原理及仪器比较和现场事故缺陷分析[J].电瓷避雷器，2011，（02）：57-62.

[4]  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，2010，4（01）：95-98.

[5]  杨殿成.金属氧化物避雷器带电测试干扰分析[J].高压电器，2009，45（05）：130-132.

（作者单位：国网山西省电力公司检修公司）