摘要：避雷器在线监测器能实时监测避雷器的运行状况，是避雷器必不可少的配套设备，其健康运行对于避雷器的稳定运行至关重要，并且其已在电力系统中得到广泛应用。文章简要介绍了避雷器在线监测的主要方法，同时分析了避雷器在线监测技术研究的重要意义。
关键词：在线监测；避雷器；应用
一、避雷器在线监测技术研究的意义
避雷器是变电站和输电线路上处处可见的设备，避雷器的性能直接关系到电网运行的安全。随着超高压、特高压电网的建设，对避雷器在性能和经济性上有了更苛刻的要求。例如要想降低绝缘水平就需要提高避雷器的性能，以便于降低制作成本和运输费用。因此满足要求的电网保护设备应运而生，这些设备不仅需要大大降低绝缘水平，最重要的还需保证电气性能的合理性。所以，避雷器对电力系统的稳定发展，特别是安全高效地运行，有特别重要的意义。多年的变电检修工作经验证明避雷器是电网必不可少的一份子。输变电系统正常工作时，避雷器自身处于正常状态。当输变电系统遭遇雷电入侵或操作过电压时，避雷器起到保护电力设备免遭过电压冲击的作用。避雷器是寿命是有限的，长期运行的避雷器，内部元件会出现老化现象，或者本体密封不严导致内部受潮，导致事故的可能性大大提升，甚至可能发生爆炸，造成大面积停电，产生严重的经济损失，所以避雷器是输变电系统中重要的一员。如果能对避雷器运行状态进行远程监测，显示相关参数，反应运行状态，就能第一时间排除隐患避免事故的发生，以保证电网安全可靠运行。
二、在线监测器指示异常的原因分析
常见避雷器在线监测器主要由毫安表和放电计数器两部分构成。毫安表用于在线实时测量避雷器在正常运行电压下的泄漏电流的全电流，根据毫安表的指示大小和三相之间的比较，能有效发现避雷器内部氧化锌电阻片是否受潮或内部元件是否存在缺陷等问题，防止避雷器事故的发生；放电计数器能记录避雷器受过电压动作次数，便于通过避雷器动作次数分析电力系统发生过电压的状况和次数，掌握系统状态。
避雷器在线监测器的型号众多，例如，应用于300～500kV避雷器的JSH3A型，应用于110～220kV避雷器的JSH3B型、JCQ-3型、JCQ3B型等，应用于66kV及以下避雷器的JCQ3C型、JSH3C型等。避雷器在线监测器指示异常的情况主要分为两类：指示偏大和指示偏小，其中以指示偏小最为常见。传统的测量模式是模拟量测试，这种测试需要一并直接接入测试回路。在这一新的阶段，科研人员开发出了多种带电测试仪器，避雷器在线监测不再使用这种传统模式，取而代之的是先进的数字化测量。数字化测量以传感器为工具，将被测量转换成电气信号，这些电气信号可以通过数字仪器直接测量。从此开始，电力企业的日常维护中采纳了状态监测检修理论，避雷器在线监测在实际应用中获得了成功。在线监测器指示偏大的原因一般有：
1、避雷器自身故障。例如内部氧化锌电阻片受潮，导致流过避雷器在线监测器的泄漏电流的全电流增大。
2、在线监测器内部发生故障。例如系统发生过压后在线监测器动作，但在线监测器内部元件故障，指针卡涩，未能及时复归正常状态，导致在线监测器指示偏大。
3、避雷器下方屏蔽环断裂。当天气湿度较大时，避雷器瓷套外表面泄漏电流增大，在屏蔽环断裂失效的情况下，导致在线监测器指示偏大。在线监测器指示偏小的原因一般有：其一，避雷器底座受潮。底座受潮后，底座绝缘电阻降低，底座与地之间形成了电流回路，避雷器的泄漏电流有一大部分沿着底座与地之间通路流通，产生分流，导致流过避雷器在线监测器的电流大大减少，致使在线监测器指示偏小，甚至近似指示为零。其二，避雷器在线监测器自身故障。例如指针卡涩或在线监测器内部元件故障等，导致在线监测器指示偏小或为零。第三，避雷器底座被短接。例如避雷器底座与屏蔽环间的绝缘电阻降低，屏蔽线又是直接接地的，导致避雷器底座两端被短接，即也将在线监测器两端短接，使其指示近似为零。
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三、避雷器在线监测中的主要方法
1、泄漏电流监测法泄漏电流监测的常用方法的有以下几种：
1.1总泄漏电流法。总泄漏电流法做为最基本的一种方法，主要操作原理为将避雷器在线监测仪与避雷器低电压侧串联起来，随着发生过电压事故或者雷电入侵时，电流也会顺势剧增波动。通过对原理的阐释，不难看出这种方法虽然最原始、最简单，也很大程度上降低了在线监测仪的成本，但无法准确捕捉信息，避雷器的运行状态也变得不可捉摸，这样的监测技术显然已经不能适应时代的潮流。
1.2阻性电流三次谐波法。总电阻性电流信号通过滤波器实现滤波处理，得到简化的三次谐波。根据前后两个参数的比例关系，可求得阻性电流。因不需要参考电压，所以监测比较方便。该方法忽略了电压中谐波对结果的的影响，所以所得结果也有待商榷。避雷器生产工艺和材料导致滤波前后的参数有很大的误差。所以使用的范围较为局限，没有可行性。
1.3补偿法测阻性电流。补偿法是指，测量中根据避雷器的等效电路对系统电压信号进行抽取，利用抽取得到的电压信号对总泄漏电流中的容性电流分量进行补偿，进而测量得到阻性电流分量。避雷器阀片的劣化原因主要有两点，首先是MOA阀片受潮，其次是金属氧化物避雷器几乎都不存在串联间隙，导致少量泄漏电流通过阀片，促使老化进程加快。通过对阻性电流进行直接测量，可以相对精确地对劣化进行反映。
2、介损法。介损法是对设备的绝缘状态评判的主要标准，其特点是具有较好的抗干扰性和稳定，广泛应用于电力行业。总结起来分为两大类：
2.1硬测量。法西林电桥法是常见的硬件测量法，目前在各电网公司测量停电设备的电气绝缘时常用这个方法。但其操作过程繁琐，需要不断地调整电容值和电阻值，对元件的要求比较多，增加了避雷器在线监测仪的设计难度，不满足避雷器在线监测仪的要求。
2.2谐波分析法。谐波分析法，普遍运用在电力系统中做信号分析，任何复杂的波形都可以分解成频率、振幅等参数不同的正弦分量，以便将问题简化。在线监测仪本来就有体积小、功能完善的要求，采用谐波分析法不仅避免外界干扰而且满足体积要求。傅里叶变换在分析时会造一些不必要的误差，可以运用截断函数减少频谱泄漏引起的误差。
3、现场人员在发现避雷器在线监测器指示异常后，可以按照如下措施进行判断处理。利用避雷器带电测试仪对避雷器进行带电测量，初步判断避雷器本体是否存在问题；利用合格的同型号避雷器在线监测器更换有问题的在线监测器，观察更换后在线监测器指示是否正常，由此判断原有在线监测器是否存在故障；当在线监测器的指示数值偏大时，利用红外测温仪对避雷器进行测温，确定避雷器有无异常发热现象；对于仍有问题的避雷器，需将避雷器进行停电试验，测量避雷器本体和底座绝缘电阻、直流参考电压U1mA、0.75倍U1mA下的泄漏电流、工频参考电压和持续电流等参数，综合判断避雷器存在的问题。
结束语
避雷器在线监测器在电力系统中应用广泛，出现指示异常的案例也比较常见。为正确处理避雷器在线监测器指示异常的缺陷，需了解导致其异常的常见原因，深入分析，才能确定最终原因。本文对常见避雷器在线监测器的结构进行了简要介绍，结合自身工作经验归纳了其指示异常情况的原因，给出了两起避雷器在线监测器指示异常的案例，总结了在线监测器指示异常处理措施，为类似的缺陷处理提供借鉴意义。
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论文作者:王帅
论文发表刊物:《电力设备》2017年第26期
论文发表时间:2018/1/6
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