关键词：避雷器 在线检测 高压设备
避雷器在线监测系统通常都是运用在220kV设备中，在高压设备处于绝缘状态的时候进行在线检测。通常检测的项目有等值电容，介质损耗，避雷器全电流，泄漏电流，环境温湿度，阻性电流等。
电力水平已经越来越高，检查与维护各种电力设备的新技术也不断涌现，避雷器在线检测技术让所有的高压电气设备都可以开始进行在线检测。因此这是历史发展的必然。本文通过实际的现场实践分析避雷器在进行在线检测的时候，运用了哪些原理，又具备哪些特点，还存在哪些问题。运用比较的方式确定目前可以利用的在线检测的方式。
1.避雷器在线检测原理
一般情况下，氧化锌避雷器与一个电阻和一个电容并联的效果差不多，在施加工频交流电压的时候，可能让电流泄漏。被泄漏的电流有容性电流，也有阻性电流，阻性电流的比例偏小，只有五分之一到十分之一；因为高压电路的供电电压有很小的失真度，阻性电流与容性电流的三次谐波很小(小于5％)。
如果氧化锌避雷器发生了内部潮湿或有污渍的情况，就好像是在原本的等效电路中加上了一个线性的电阻，会大幅度增加泄漏的电流。然而三次谐波电流变化很小。
如果避雷器老化了，它的耐压值就会随着降低，在线路的固定电压下，基波阻性电流加大；另外，避雷器的等效电阻也会进入非线性区域，这样就形成了阻性电流(也有三次阻性电流谐波)，里面的三次阻性电流谐波增加幅度显而易见。
在氧化锌避雷器泄漏电流的三次谐波里面，包含了阻性电流三次谐波与容性电流三次谐波。容性电流的三次谐波是因为电网上的电压三次谐波成分造成的。一般情况下，电网中的电压三次谐波有波动但变化不大。但是如果氧化锌避雷器老化了，那么阻性三次谐波相对平时，就会加大许多。老化越厉害，增加越多。
所以，检测三次谐波电流和泄漏电流的状况，能够短时间内判断氧化锌避雷器的工作状态，也就是是否存在受潮或是老化的现象。如果泄漏的电流加大很快并且三次谐波电流没有明显变化，就可能是避雷器受潮或是有了污渍；如果泄漏电流没什么变化但三次谐波电流明显加大，就可能是避雷器老化。如果避雷器施加的工频交流电压处在0．7—1．0p．u(P．u是避雷器的额定电压)之间变化时，运用富里叶分析三次谐波分量lr3的实际检测结果见表1。
表1 不一样的电压，阻性电流lr与三次谐波Ir3
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从表中可以看出，当电压越高的时候，氧化锌避雷器的非线性越强，Ir增加越多；与Ir比较，Ir3增加更多。由此可见，Ir3可以更加灵活地判断氧化锌避雷器是否发生了老化。氧化锌避雷器产生老化也是因为它长时间都在施加线路额定电压，而且如果室外的环境十分恶劣，会发生雷击事件，那么其耐力就会减小，也就是实际额定的电压会下降，让实际的电压更加接近额定的电压；这个时候，与上面表格里面加大在避雷器上的电压一样，可以让Ir与h3增加。所以，检测Ir与Ir3可以看出氧化锌避雷器是否老化，而k3可以更好地看出其老化的程度。因为每个生产企业的产品性能都会有很大的差异，因此各个产品的参数差别也很大，所以氧化锌避雷器带电测试数据并没有形成固定的标准。唯有将数据与之前的测试数据进行比较才能进行判断，如果测试的结果是后者比前者增加了一倍，那么就要将避雷器退出，并利用实验室检测的方式检测避雷器有没有问题。首次检测，避雷器通常泄漏电源都会低于lmA，三次谐波不超过150uA。如果这个数据大，就要第一时间将避雷器拆卸下来并通过检测查到产生这种现象的原因。
2.氧化锌避雷器特性及等效电路
一是氧化锌避雷器特点。金属氧化物避雷器（MOA）的非线性优良特点有许多，不但在高压以及超高压的电力系统中，可以完全地运用这种避雷器，还在现实运用中，许多电力系统都改造并使用了这种避雷针。然而，因为它没有间隙，又长时间在高压下工作，因此阀片会慢慢变坏；另外，因为结构不佳让密封程度不高，也让阀片受潮，更多电流因此泄漏，这样就会让泄漏电流数量增加；同时，其中的阻性成分会形成有功损耗，让阀片温度上升，甚至可能导致避雷器被炸毁，形成大型停电现象。在运行的电压下，氧化锌阀片可能发生老化，它的伏安特性也会朝着右边飘移，也就是同样的电压时，流过氧化锌阀片的电流会加大。一般会把持续运行电压Uocn和参考电压Uref的比值称为氧化锌阀片的荷电率K（K=Uocn/Uref），这个数据越大，老化越严重。
二是氧化锌避雷器结构和等效电路。如今的氧化锌避雷器都是阀门串联的。因此，其性能是阀门决定的，阀门是氧化锌制作而且还有少许金属氧化物的杂质，形成了氧化膜。
3.避雷器在线监测的方法分析
一是全电流法。就是当避雷器发生受潮或是老化的现象时，阻性电流加大，这样总的电流也会加大，因此来分析避雷器的运行状态。所以，全电流并没有多少灵敏度，唯有受潮或老化严重才可能出现大的变化，这样很难及时发现问题。
二是补偿方式监测阻性泄露电流法。阻性电流加大才会让氧化锌避雷器发生问题，所以，把经过避雷器的容性电流进行平衡，利用检测阻性电流变化状况来分析避雷器是否发生问题，这样更加灵敏。关键是用硬件电路补偿容性电流。不足之处在于电网有谐波的时候，不能避免容性谐波电流影响检测。
三是谐波分析法。这种方式关键是利用全电流和分量分析谐波从而得到特征量，关键特征量时阻性电流分量极其基波与三次谐波，因为这种方式通常运用微处理器以数字信号进行处理，也叫数字波形分析法。
四是零序电流监测阻性三次谐波电流法。这种方式根据三相总全电流来检测阻性三次谐波，而阻性三次谐波又根据三相接地线上的小CT检测。具备便于操作、容易实现等特点。
4.结语
避雷器在线检测仪测试检测一组正在运行的避雷器只要八分钟左右，十分快捷方便。运用这种仪器检测运行中的避雷器通常是一年两次，先把全部的避雷器检测一下形成基础数据，而后雨季前后再检测一次，并将检测数据与基础数据相比较，有泄漏电流或三次谐波突变的避雷器应该立即换掉。如此，只要把检测出有问题的避雷器更换，并不用大规模整体更换避雷器。一方面节省了成本，另一方面也及时发现了问题，避免今后产生各种故障，让生产可以更加稳定。
参考文献：
1.钟炯聪，高压输电线路综合防雷措施的分析与探讨[D]，华南理工大学，2010
2.横山茂，吴国良.配电线路雷害对策[M]，北京：中国电力出版社，2008
论文作者:郑婷婷
论文发表刊物:《中国电业》2019年 23期
论文发表时间:2020/4/24
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