基于正反接线原理的避雷器真泄漏电流量测方法

李 飞，耿 宁，刘 林，岳增伟，韩雪姣，赵 雷

（1.国网山东省电力公司淄博供电公司，山东 淄博 255000；2.汕头大学，广东 汕头 515000）

0 引言

氧化锌避雷器是电网运行中应用普遍的过电压保护装置，它为系统因雷击、谐波和操作等因素产生的各种过电压提供泄流通道，是电力设备的过电压“保护神”［1-12］。避雷器运行环境恶劣，覆盖从高原到平原、从寒带到热带、从干旱到潮湿等所有的运行条件，近几年，特别是在风电、太阳能发电并网能量密集的地方，能量的忽高忽低造成电网波动严重，避雷器的正常运行具有更现实的意义。

对于避雷器而言，监测其运行状态的方法包括红外测温、阻性电流监测和停电试验，然而，红外测温发现的多数异常避雷器在停电后试验、解体未见明显异常，阻性电流监测由于相位角度测量不准，造成误差较大，监测效果整体不理想，具有最佳检测效果的是停电试验中的避雷器泄漏电流测试，泄漏电流异常的避雷器经过解体验证后均存在受潮等缺陷［13-15］。限于在运避雷器的工作条件，在变电站停电后，避雷器无法单独拆卸试验，其他电力设备不仅严重干扰了所施加的1 mA 电流值，而且影响了泄漏电流测试值的准确性，无法真实反映避雷器的真实绝缘状态，因此，如何测试获取避雷器真泄漏电流数值具有现实意义。

分析停电现场避雷器泄漏电流检测存在的固有问题，参考正反接线对介质损耗测试的影响定义了“真泄漏电流”概念，提出基于正反接线原理改变电流表检测位置以获取真泄漏电流，最终通过试验验证了所提方法的有效性。

1 泄漏电流测量问题

根据《国家电网公司变电检测通用管理规定》和Q/GDW 1168—2013《输变电设备状态检修试验规程》，110～750 kV 避雷器每隔3 年必须开展一次直流1 mA 电压（U1mA）及在0.75U1mA下泄漏电流测量工作，在有限的变电站空间中，保证安全绝缘距离的前提下，避雷器、GIS、变压器、互感器等设备紧凑、集中安装在一起，这种设备布置方式容易产生设备间耦合电容，给停电试验工作带来了诸多不便。特别是避雷器0.75U1mA下泄漏电流的测量工作，由于拆头悬空引线、两侧的避雷器或者架构、互感器、隔离开关、变压器等设备耦合因素影响较大，现行的试验方法为避雷器施加直流1 mA 电压（U1mA）、0.75U1mA下的泄漏电流均是不准确的，具有很大误差，试验人员不能准确判断避雷器绝缘裂化程度。

2 真泄漏电流

变压器、互感器等设备必须定期开展介质损耗测试工作，多年以来，介质损耗测试的方法主要包括正接线和反接线两种，如图1所示。正接线时被试品悬空，既有HV 加压线，又有CX 电流取样线，反接线时被试品一端接地，仅在高压端施加HV 加压线。正接线测试数据准确，受干扰的影响小，更没有负介损值的出现，反接线测试数据不准确，经常受到现场其他设备干扰，更有甚者出现负介损值。

图1 介质损耗测试接线方法

介质损耗测试不同接线的测试机理如图2所示，在相同的测试环境下，数据的准确度受到电流矢量信号的采集位置影响，正接线时CX 电流线只采集流过被试品的电流矢量信号，反接线时采集流过被试品以及周边设备的电流矢量和。

图2 介质损耗测试不同接线的测试机理

基于上述分析，提出“真泄漏电流”概念。所谓真泄漏电流，就是仅仅流过被试避雷器的电流值，不包括流经周边设备耦合因素的电流值，真泄漏电流值可以准确反映避雷器绝缘的优劣。

3 避雷器泄漏电流测试机理

由于避雷器的非线性特性，可以把避雷器等效为一个非线性电阻和电容并联电路，考虑到泄漏电流测试所施加电压为直流电压，此时，单支避雷器的等值电路如图3 所示，电路表达式遵从欧姆定律

图3 单支避雷器的等值电路

周围设备耦合因素影响下的电路模型如图4 所示，此时，直流高压发生器电流表头处的总测试电流表达式为

图4 周围设备耦合因素影响下的电路模型

由式（2）和图4 可以分析出，直流高压发生器电流表头处显示的U1mA、0.75U1mA下泄漏电流均不准确，即在试验过程中，实际的被试品U1mA下泄漏电流偏小、0.75U1mA下泄漏电流值偏大，两个数值的不准确可能会导致误判避雷器绝缘状况的发生。

4 避雷器真泄漏电流测试机理

截至目前，避雷器的非线性特性是无法被改变的，避雷器在变电站内的运行环境、停电试验环境也是无法改善的，因此，为了解决泄漏电流测试不准的问题，需要探索真泄漏电流测试机理。

基于介质损耗正反接线两种测试机理，提出基于正反接线两种机理测试避雷器真泄漏电流的方法。鉴于电流表的测量位置不同，正接线测试方法如图5和图6 所示。在测试现场，图5 中断开避雷器与放电计数器之间的连接线，将连接线与直流高压发生器的下部连接点保持稳固连接；图6中断开避雷器与放电计数器之间的连接线，连接线经电流表与直流高压发生器的下部连接点保持稳固连接；此时，上部电流表显示的数值为被试品的真泄漏电流和表面泄漏电流之和，下部电流表显示数值为被试品的真泄漏电流，在天气较好的情况下，两种方法误差很小，可以忽略。

图5 避雷器真泄漏电流之正接线测试方法Ⅰ

图6 避雷器真泄漏电流之正接线测试方法Ⅱ

反接线测试方法如图7 和图8 所示，分为非介入式电流获取方法和介入式电流获取方法两种。从现场测试便捷性角度分析，图7 所示较为可行，在测试现场，无须打开避雷器与放电计数器之间的连接线，直接将钳式电流传感器卡在避雷器与放电计数器之间的连接线处，读取钳型电流传感器显示屏处数值即可获取被试品的泄漏电流值，此时，显示屏显示的是被试避雷器真泄漏电流和表面泄漏电流之和，同理，在天气较好的情况下，可以忽略误差。

从准确度角度分析，图8 方式更佳，打开避雷器与放电计数器之间的连接线，将电流表串接于回路内部，读取电流表显示屏处数值即可获取被试品的真泄漏电流值。综合考虑安全性和准确性，图7所示的测量方法更为可取。

图7 避雷器真泄漏电流之反接线测试方法Ⅰ

图8 避雷器真泄漏电流之反接线测试方法Ⅱ

5 试验验证

为了验证真泄漏电流测试方法的可行性，开展实验大厅和现场试验验证工作，其过程分别如图8和图9所示。

图9 实验大厅检测

在反接线方式下，为了验证本方法的可行性，使用某一红外检测异常的避雷器作为被试品，在直流高压发生器上部另外增加一块电流表，与下部的电流表形成比对。两块表的数值相差很小，但是上部表的数值仍然大于下部表，这说明即使在实验大厅，干扰依旧存在，只是很微弱。

在反接线方式下，为了验证本方法的可行性，选取某110 kV 变压器中性点处避雷器作为被试品，在直流高压发生器上部另外增加一块电流表，与下部的电流表形成比对。上部电流表显示1 mA 时，下部万用表显示0.937 mA；75%U1mA时，上部表头显示0.018 mA 时，下部万用表显示0.012 mA，两种情况下二者数值差距较大，考虑到中性点处设备耦合因素干扰严重，最终判定0.012 mA是真泄漏电流。

图10 现场检测

6 结语

为了获取停电试验下避雷器的真泄漏电流值，在现有方法的基础上提出基于正反接线原理的避雷器真泄漏电流量测方法。

变电站调试现场设备很多，被试避雷器与其他设备之间存在相互间耦合，削弱了被试避雷器的试验效果。给出一种解决方法，通过改变被试避雷器测试线的连接方法和电流表的测量位置，准确高效的获取避雷器的真泄漏电流，为避雷器泄漏电流现场测试提供了一种新思路，具有现实推广意义。