吉林省送变电工程有限公司 长春市 130033
摘要：针对变电站避雷器放电计数器工作原理，设计一套可实现高电压、大容量的充、放电电路验证放电计数器计数功能，并具有自动升流技术的高精度毫安表验证计数表整体显示精度功能的检验仪，实现了避雷器放电计数器不拆卸现场一体化校验，具有体积小、能实现对计数器安全、快捷的校验。
关键词：避雷器；计数器；综合校验
引言
避雷器放电计数器目前只采用了棒式计数器校验仪进行雷电动作计数校验，但DL/T393-2011《输变电设备状态检修试验规程》要求对计数器装有电流表应同时校验电流表，现没有相对应的仪器校验。虽然我们开展了氧化锌避雷器带电测试但也只能对运行电压下的全电流进行单点校验，无法校验电流表整体显示精度，不能及时通过泄漏电流的变化发现避雷器缺陷。
避雷器放电计数器综合校验仪研制主要针对变电站避雷器放电计数器现场检测技术展开研究。首先,研究放电计数器工作原理，对阀片式结构计数器和整流式结构计数器进行原理分析，其次从两个方面进行设计：一是利用冲击电流发生器原理设计一套高电压、大容量的充、放电电路验证放电计数器计数功能。二是根据氧化锌避雷器的泄漏电流特性，设计一款具有自动升流技术的高精度毫安表验证计数表整体显示精度。
1 技术性能
1.1满足避雷器计数器综合校验仪中计数校验功能。输出冲击电流波形8/20uS，100A（冲击涌流从发生到峰值时间8uS，从发生到下降到50%峰值时间20uS，输出范围：电压输出800V 1200V/1600V三档,精度：1％。
1.2满足避雷器计数器综合校验仪中电流校准功能。电流输出:量程0.2—2mA/5mA/10mA 频率50Hz交流。可选择自动或手动控制电流定值输出（电流档/百分值）；按照电流档的10%、25%、50%、75%、100%分档输出；如标准输出2mA电流，仪器分别按照0.2mA、0.5mA、1.0mA、1.5mA、2.0mA五档定值输出，便于现场比对校核毫安表精度，输出精度：1%。
1.3采用手持式内置锂离子电池电源供电方式：电池11.1V/2000mA/h，一次充电完成可以连续使用8小时以上。环境温度：-10℃～+50℃，湿度：≤85％RH。
1.4设计一款上位机后台分析软件，满足电流精度数据比对通信模型及接口。采用通用USB接口和以太网接口与笔记本电脑连接，方便快捷的导出数据生成电子文档。
2 整流式结构放电计数器工作原理
当避雷器动作时，高温阀片R1上的压降经全波整流给电容器C充电，然后C再对电磁式计数器的电感线圈L放电，使其动作记数。该放电计数器的阀片R1的阻值较小（在10kA时的压降为1.1kV），通流容量较大（ 1200A方波），最小动作电流也为100A（8／20μ s）的冲击电流，可用于 500kV的避雷器。
3 双阀片式结构放电计数器工作原理
当避雷器动作时，放电电流流过阀片R1，在R1上的压降经阀片R2给电容C充电，电容C再对电磁式计数器的电感线圈L 放电，使其转动一格，记一次数。改变R1及R2的阻值，可使计数器具有不同的灵敏度，一般最小动作电流为100A（8／20μs）的冲击电流。因R1上有一定的压降，将使避雷器的残压有所增加，故它主要用于40kV以上的高压避雷器。
4 动作的检查和普通试验方法
放电计数器在运行中发现的主要问题是密封不良和受潮，严重的甚至出现内部元件锈蚀的情况，导致计数器不能正常动作，所以《规程》规定，每年应检查1次。因此在对避雷器进行交接和预防性试验时，应检查放电计数器动作情况和内部有无水气、水珠，元件有无锈蚀，密封橡胶垫圈的安装有无开胶等情况，发现缺陷应予处理或更换。
为了检查放电计数器动作是否正常，一种方法是用冲击电流发生器给计数器加一个副值大于100A的冲击电流，看其是否动作。由于此种方法难度较大所以在现场很少采用。如（图3）是现场常采用的简易试验方法。用一只1000V或2500V的手摇兆欧表，给一只耐压1000V容量为10-20μF的电容器进行充电，当电容器上的监测电压达到800V时，立即断开与摇表上连接的电容器，用电容器对放电计数器进行放电计数器动作一次，同时毫安表指针应有明显摆动后恢复到原位。
4 避雷器计数器综合校验仪原理
采用LM317构成的可调电源电路、DC/DC升压倍压电路，具有自动充电连续动作的安全保护系统。采用LM317构成的可调电源电路输出+18V电压、再进行DC/DC升压倍压电路输出高压为2kV，最后对容量10μF耐压2kV电容器进行充电，之后对放电计数器进行校验。
5 综合校验仪的电路设计
避雷器计数器综合校验仪稳压电源采用电源性能好、输出电压稳定、体积小、制作安装简单方便的LM317可调电源（如图5）。DC/DC升压倍压电路采用够实现PWM 控制，还可以完成输入软启动、过载限流、过压保护、死区调节等多种功能。其工作原理为将升压变压器的中性抽头接于正电源，两路相反的PWM 驱动脉冲送至开关管Q1、Q2 的基极，控制两只功率管交替工作，得到的方波交流电压经电感L和电容C3滤波得到2kV直流电压。如图1所示。
6 应用效果
对±800kV复龙换流站500kVGIS户外30只避雷器计数器和长春南500kV智能变电站避雷器在线监测装置进行试验，采用避雷器计数器综合校验仪现场实测结果表明对一只放电计数器动作1次所需时间为10秒钟，动作10次约为1-2分钟。大大提高了工作效率，无需人力操作，采用全自动充电系统、具有漏洞保护功能、接线简单操作安全。
特别针对特高压换流站交流滤波场ABB避雷器和极一、极二换流变广场ABB避雷器计数器，在采用普通校检全部不好使的前提下采用避雷器计数器综合校验仪以两分钟校检一块ABB放电计数器,全站76只ABB放电计数器在规定的时间内全部校检到规定值。
7 结语
避雷器放电计数器综合校验仪可以提高变电站避雷器设备的安全稳定运行，为新一代智能变电站一次设备状态检修可视化提供技术保障。具有工作安全可靠、体积小、操作方便等特点。各项技术指标达到了预期效果。
参考文献:
[1]熊泰昌.电力避雷器的原理试验与维修[M].北京：水利电力出版社， 1993.
论文作者:杨凯,侯建明,钱春年
论文发表刊物:《电力设备》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/28
标签：避雷器论文; 计数器论文; 电流论文; 动作论文; 毫安表论文; 电压论文; 校验仪论文; 《电力设备》2018年第1期论文;