摘要：近年来随着电网规模的增大，避雷器带电测试的应用已经成为变电站运维不可或缺的一项技术，但由于试验方法及现场干扰的影响，测试的数据往往不能反映设备运行的真实工况，本文通过对避雷器带电测试的基本原理及补偿技术的分析，对测试结果的偏差的问题进行了探讨。
关键词：氧化锌避雷器；相角差；阻性电流
1概述
金属氧化物避雷器是用于限制电气设备雷电过电压和操作过电压损害的重要设备。为保证避雷器的安全运行，必须通过试验的方法来检测避雷器的性能。早先检测避雷器的主要手段仍然是周期性停电预试项目为主。随着电网建设规模的增大，停电检测耗费人力、物力，因停电时间等原因不能完成避雷器预试的弊端日渐突出，因此目前电网系统中普遍推行通过带电测试手段检测避雷器的性能。
2相角差的概念
氧化锌避雷器在电路上等效于一个电阻和电容并联的无源阻抗，由于相电压对地的作用，避雷器会产生由容性电流和阻性电流组成的泄露电流。氧化锌避雷器阀片的特性决定了在正常运行中其电容电流占了泄露电流的主要组成部分（约80~90%），当氧化锌避雷器受潮或老化时，阻性电流增大，全电流也随之增大，电阻电流的变化幅度比电容电流的变化更为明显。分析电阻电流的目的是消除电容电流的干扰，提高检测的灵敏度。通过对氧化锌避雷器带电有功分量的测量，能够及时发现氧化锌避雷器存在的问题，将设备故障扼杀在萌芽状态，这与高压设备测量绝缘电阻与介质损耗角来判断设备状况的原理也是相似的。
全电流与相电压在相位图上产生的夹角被称为避雷器的相角差Φ，总电流在电压方向投影分为阻性电流IR＝IXcosΦ（有功分量）和在垂直方向投影即电流的容性电流IC＝IXsinΦ（无功分量）。正如前文所说，在正常运行情况下，流过避雷器的主要为电容电流，阻性电流只占很小一部分，以现行的避雷器带电测试标准来判断，当基波的相差角在83~87°范围内,说明避雷器运行状况已经算是运行良好的了。
3影响测量结果的常见因素
避雷器阻性电流测试会受自身及周边环境电磁场干扰，其中最常见的是三相避雷器间的相间杂散电容干扰。图示是一个典型的线路避雷器等效图，其理想电流分量如右图所示：三相氧化锌避雷器排列呈一字型，运行中的三相氧化锌避雷器，通过杂散电容相互作用，一般认为在两边相的作用之下B相受到的影响相互抵消，A、B相B、C相之间相当于存在一个杂散电容、A、C间隔较远影响可忽略不计。在相间电容的影响下两边相避雷器全电流发生相位和幅值变化，向量图上A、C相电流分量向B相偏移，而数值上A相测得的阻性电流分量比实际偏小，C相测得的阻性电流比实际偏大，此时为了更贴近真实数据一般可以采用补偿角度法修正数据，补偿角度法一般分为手动补偿和自动边补，其核心原理即假定B相相对A、C相影响是对称的，测出的lc超前Ia的角度θca，A相补偿θo＝（θca－120°）／2，C相补偿-θo＝-（θca－120°）／2。考虑虑A相与C相对B相的干扰对称，B相阻性电流基本不变，不需补偿。
线路三相避雷器等效图及其电流矢量图
一般带电测试仪器对相间干扰进行补偿，角度会比理论值偏差1－4°，相间干扰是固定的，采用历史数据的纵向比较，仍能较好地反映金属氧化物避雷器运行情况，也可不使用仪器补偿直接用原始数据对比，也能反应避雷器运行对应趋势。
某变电站阻性电流测试数据
在通过仪器补偿了避雷器相间干扰之后依然出现测试值不稳定或阻性电流为负值的情况，首先应考虑仪器接地是否可靠，需要注意的是测量电流钳是有方向的，如果电流钳接反则电流向量相角相差180°，如果仍然出现负值则可能在测试过程中还受到其他因素较大的干扰。例如避雷器上方邻近母线的情况，避雷器靠近主变的情况等。根据空间位置的分布不同，感应电可能使避雷器的一相受到干扰，也可能三相均受其干扰，这里分析当干扰使避雷器泄露电流超前相电压的角度变大的情况：根据投影法有IR＝IcosΦ，当泄露电流超前电压角度增大时，避雷器的阻性电流IR的测量值将比实际值偏小，当相角差超过90°时即出现负值，反之亦然。
4其他影响因素
金属氧化物避雷器阻性电流测试具有电压互感器二次电压法、检修电源法、感应板法、容性设备末屏电流法等多种获取参考电压方式，测试方法不同会带来系统性的电压误差，影响试验结果，例如感应板法就极易受到空间电磁场的干扰，当测试点电磁场较强时，会影响到相角差Φ，视现场环境必要时应选取多个测试点进行分析比较，尽量避开上方母线或远离强电场设备，亦可关闭补偿，进行测试。避雷器全电流与阻性电流带电测试在电网运行维护中具有重要意义，结合在线监测系统，能实时反映金属氧化物避雷器的状况，对判断设备能否继续运行等方面能提供重要佐证依据，但由于全电流对于阀片劣化的波动比阻性电流迟钝，且带电测试虽然效果好，但涉及现场干扰和系统性误差因素，即便发现异常，也难以判断是否真实存在缺陷。此外如果避雷器底座绝缘过低，也会干扰带电测试和在线监测全电流，导致读数偏低。因此停电检测中最准确的判断项目还应该属停电试验中直流1mA参考电压和0.75倍泄漏电流试验，之所以测量0.75倍直流参考电压下的泄露电流是因为0.75倍直流参考电压值比一般金属氧化物避雷器最大工作相电压要相对高一些，主要检测在此电压下的长期允许工作电流是否符合规定，其电流大小与金属氧化物避雷器的运行状况有明显的相关性。
5结语
随着自动化技术与集成芯片的发展，避雷器带电检测工作也更加智能、简便，但不管怎样，掌握正确的测量方法和分析技术才能使氧化锌避雷器带电测量所得到的数据将更加具有价值，对避雷器的性能判断也更加准确，电气设备的安全运行也更加有保障。
参考文献
[1]张晨晨，贾凤鸣，华超.氧化锌避雷器阻性电流误差分析.《安徽电气工程职业技术学院学报》,2012.09,17（3）
[2]曹涛，王克峰，周章斌，龚建军.MOA带电测试方法及影响因素探讨.《安徽电气工程职业技术学院学报》,2011,16(3):1-4
论文作者:程英哲
论文发表刊物:《电力设备》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/17
标签：避雷器论文; 电流论文; 氧化锌论文; 测试论文; 干扰论文; 相角论文; 电容论文; 《电力设备》2018年第19期论文;