摘要：避雷器是变电站保护设备免遭雷电冲击波袭击的设备。当沿线路传入变电站的雷电冲击波超过避雷器保护水平时，避雷器首先放电，并将雷电流经过导体安全的引入大地，利用接地装置使雷电压幅值限制在被保护设备的雷电冲击水平以下，使电气设备受到保护。氧化性避雷器在运行中，有泄露电流流过氧化锌阀片，电流中的有功分量会使阀片发热，从而引起它伏安特性发生变化，若长期作用将导致阀片老化，直至出现热击穿。为此必须对其进行及时的预试，而相邻的电器主设备往往不能及时停运，因而必须采用带电测量的方法对其进行测量。采用合理的试验方法，消除因相邻设备带电而带来的电磁干扰尤为重要。
关键词：氧化锌避雷器；在线检测；方法；应用
1 氧化锌避雷器在线监测的重要性
氧化锌避雷器取消了串联间隙，当泄露电流流过氧化锌阀片时，电流中的有功分量使阀片发热，引起它伏安特性发生变化，如果长期作用将导致氧化锌避雷器阀片老化，直至出现热击穿。当避雷器受到冲击电压作用时，阀片也会在冲击电压能量的作用下发生老化；内部受潮或内部绝缘支架绝缘性能不良，会使工频电流增加，功耗加剧，严重时可能导致内部放电，这将导致主设备得不到保护，严重时可能发生爆炸，影响系统的安全运行。而避雷器预试必须停运主设备，会影响设备的运行可靠性，并且会受运行方式的限制无法停运主设备，导致避雷器不能按时预试。
2、氧化锌避雷器的结构及原理
氧化锌避雷器由主体元件，接线盖板，绝缘底座等组成，而220kV等级及以上还配备有均压环，改善电位的分布。避雷器内部采用氧化锌电阻片为主要元件。如果系统出现大气过电压或操作过电压时，氧化锌避雷器呈现低阻值，使残压被限制在允许值以下，从而可靠地对电力设备进行保护，而避雷器在系统正常运行电压下，它呈高阻值，从而使避雷器只流过很小的电流，现在一般氧化锌避雷器都装有泄露电流监视器。
氧化锌避雷器能释放雷电和释放电力系统操作过电压能量，从而保护电工设备避免受瞬时过电压危害，而且能够截断续流，不导致引起系统接地短路。氧化锌避雷器通常接于带电导线与地之间，与被保护设备进行并联。当过电压值达到规定的动作电压值时，氧化锌避雷器立即动作，流过电流，限制过电压幅值，保护设备绝缘。电压值正常后，它又迅速恢复原状，从而使系统能够正常供电。
3 氧化锌避雷器在线监测方法
3.1 利用避雷器的带电测量
测得避雷器阻性电流与总泄露电流的比值，即阻性电流分量，来判断避雷器的受潮及老化状况。阀片老化时，避雷器的有功损耗加剧，即泄露电流中的阻性电流分量会明显增大，从而在避雷器内部产生热量，使阀片进一步老化，产生恶性循环，破坏避雷器内部稳定性。通过氧化锌避雷器带电测量有功分量，及时发现有问题的避雷器，将设备故障杜绝在萌芽状态。
3.2 全电流法也叫总泄漏电流法
根据避雷器老化或受潮时，阻性电流增加，从而总电流随之增加的这一特征来判断避雷器的运行情况。因为，全电流阻性分量只占容性分量的10%左右，且两者基波相位相差90度，这使得监测到的全电流的有效值或平均值主要决定于容性电流分量，即使是阻性电流增加一倍，全电流变化也不明显。
3.3 谐波分析法
采用电流及其分量进行谐波分析得出相应的特征量的方法，主要特征量时阻性电流分量及其基波和三次谐波，采用微处理器和利用数字信号处理技术进行分析的，所以也称数字波形分析法。
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3.4 ZF800-3型容性设备绝缘在线监测单元
可对变压器高压套管、高压互感器、耦合电容、避雷器等容性电力设备的介质损耗、末屏电流及电容量进行连续、实时在线监测，及时掌握设备的绝缘状况，并根据同类设备的横向比较、同一设备的纵向比较以及绝缘特性的发展趋势，及早发现潜伏性故障，提出预警，避免事故的发生。
3.5 避雷器在线监测系统是通过对氧化锌避雷器阻性电流基波分量的监测
可较为灵敏地发现设备的绝缘缺陷。由避雷器测量单元和基准电压测量单元共同完成。ZF800-32 避雷器监测单元可以测出避雷器接地端的泄露全电流的幅度和相位以及与交流电源的相位差。ZF800-33电压采样单元，可以测得系统电压的幅度和相位以及与交流电源的相位差，通过这两信号相位和交流电压信号的差分量可以计算出避雷器的泄露电流和系统电压的相位差，全电流中的容性电流分量和阻性电流分量。
3.6 系统结构
变电站高压设备绝缘在线监测系统采用总线控制技术，它由安装在设备附近的现场数据采集单元和安装在后台管理中心的数据管理系统两个部分组成，通过网络可把若干个变电站监控系统的监测数据汇集到上层的数据管理诊断系统，实现对多个变电站内的高压设备绝缘在线监测。
绝缘监测系统通常由不同类型传感器、若干个本地采集终端及变电站绝缘在线监测中央柜构成，通过就地监单元上传至数据处理主单元，通常在现场传感器不多情况下全站用一个主单元就足够了，通过主单元上传至后台服务器进行实时监测分析。
4 氧化锌避雷器在电力系统中的应用
4.1 正确选择氧化锌避雷器的各项参数
氧化锌避雷器在电力系统实际应用中，应根据氧化锌避雷器的安装环境及保护要求正确选择氧化锌避雷器的各项参数，使之具有：1）安全的防雷功能，即对雷电陡坡和雷电幅值同样有限压作用；2）防雷保护作用不会造成电力系统网接地故障或相间短路故障；3）防雷保护作用不应有短路电流或工频续流等工频能源浪费；4）动作特性应具有长期运行稳定性，免受暂态过电压危害；5）应具有连续雷电冲击保护能力；6）应具有20年以上使用受命7）最好能附带脱离器监察运行工况，当其失效时自动退出运行。
4.2 氧化锌避雷器的选型
从实际使用的情况来看，大多数情况下避雷器损坏是由于避雷器动作过于频繁导致，而这其中一部分就是由于避雷器的选型不恰当所致，因此正确的选型对设备及线路的安全至关重要。
避雷器选型的总体原则：1）根据被保护对象选择避雷器类型。2）按系统中长期作用在避雷器上的最高电压确定避雷器的持续运行电压。3）估算通过避雷器的雷电放电电流幅值，选择避雷器的标称放电电流。4）根据被保护设备的额定雷电冲击耐受电压和操作冲击耐受电压，按照绝缘配合系数的要求，留够绝缘裕度，确定避雷器雷电冲击保护水平和操作冲击保护水平。
4.3 避雷器的装设
雷电波陡峭，电位梯度很大，电流增加率也很大，雷电波通过导体虽然路程不长，但对地电位差却很大。因此避雷器装设位置的选择是有效保护的重要因素。避雷器距被保护设备越近越好，大型变压器多装设在该变压器的铁架上。
避雷器的接地线应具有低电阻的特性。为了获得低接地电阻，避雷器的接地线应接入变电站的接地网，必要时也可以加装接地棒降低接地电阻，接地线的长度也应尽量缩短，接地电阻应符合规程要求。
结语
氧化锌避雷器是保护电气设备安全的重要设备，它的电阻片具有非常良好的非线性伏安特性，它能够保护电力系统中各种电气设备免受操作过电压和雷电过电压。利用氧化锌避雷器的优点和特性，并且加强对它的运行巡视和试验，对电气设备的安全运行很重要。
参考文献
[1]王联红,李剑.一起氧化锌避雷器在线监测与设备状态检修应用实例分析[J].新疆电力技术,2015,(01).
[2]申忠如,丁晖,郭福田.氧化锌避雷器泄漏电流在线检测的研究[J].西安交通大学学报,2012,(12).
论文作者:李阿雪,张峻松
论文发表刊物:《电力设备》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/19
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