摘要：目前，在电力系统中应用最为广泛的一类避雷器称为金属氧化锌避雷器，主要组成为叠加的氧化锌阀片。此阀片要长期承受运行电压的作用，因而不断有泄漏电流流过，如果金属氧化锌避雷器在运行中发生劣化，通过氧化锌阀片的泄漏电流就会增大，使得金属氧化锌避雷器发热严重，最终导致其热崩溃而发生设备事故。为提高电缆混合线氧化锌避雷器带电测试的效率和安全性，基于现场测试环境，研制了电缆避雷器带电测试辅助装置，介绍了该装置特点，并通过试验过程及结果来证明该装置的实用性。
关键词：电缆避雷器；带电测试；辅助装置
1引言
中国南方电网有限公司企业标准Q/CSG114002-2011《电力设备预防性试验规程》总则规定，如有条件应积极开展设备带电测试或在线监测，当设备带电测试或在线监测发现问题时应进一步核实进行停电试验。如利用带电测试或在线监测技术达到了停电试验的效果，经实际应用证明后可以不做停电试验或延长停电试验周期。金属氧化物避雷器带电测试就是在无需停电的情况下通过测量电阻阀片的漏电流中阻性漏电流分量判断电阻阀片的受潮和老化情况，因此有停电测试不可比拟的优势，成为众多电气试验从业人员的首选。
2避雷器带电测试发展
为克服避雷器预防性停电试验的不足，20世纪60年代在国内外就开展了避雷器带电测试的研究工作。在金属氧化物避雷器不停电的状况下随时进行测试，测试结果可真实地反映其运行状况，金属氧化物避雷器的缺陷检出率也大大提高。避雷器带电监测的主要参量为其漏电流及各分量的变化情况。在现场复杂的运行环境下精确测量金属氧化物避雷器全漏电流和阻性漏电流存在一定困难，主要有以下三个方面：（1）金属氧化物避雷器在正常条件下，泄漏电流仅有几百微安至几毫安，而阻性漏电流更小，其峰值变化的范围只有几十个微安至几百个徽安，仅占泄漏电流的5%至20%。（2）金属氧化物避雷器阻性漏电流具有非线性特性，阻性漏电流中包含非常丰富的高次谐波分量，易受温度和系统电压谐波分量的影响。（3）测量误差主要来源于相间耦合电容，且随着电压等级越高，测量误差也成倍增加。由于分布式参数的存在，相间耦合电容易受系统电压和周围环境温度的影响，因此相间耦合电容无法准确测量，极大地影响测量结果。相间耦合电容和电网谐波对准确测量阻性漏电流的影响最大。因此，金属氧化物避雷器阻性漏电流带电测试研究的难点是如何消除相间耦合电容和系统电压谐波的影响。
3电缆避雷器带电测试辅助装置
3.1装置的结构设计
3.1.1装置结构材料选择
装置的主体结构主要作为中间媒质用于固定从氧化锌避雷器测试点引出的测试引线，安装在杆塔底部距地面1.5～2m高的角钢上，所以必须使用耐腐蚀性好、强度高、防水、轻便可靠的金属材料。常见的金属材料有铁、铜、铝、铝合金、不锈钢等，现统计了这5种常见金属的相关特性。从实用性及现场环境出发，综合考虑材料耐腐蚀特性、密度、硬度等多个方面的因素，最终选择304不锈钢作为装置主体结构的制造材料。氧化锌避雷器带电测试模块在工作过程中带电测试MCU需要承担繁重的任务，各个监测信号的实时采集，对采集信号预处理，将MCU预处理过得消息通过无线传输模块转发上位机。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆为此，在充分考虑系统性能要求、开发成本、开发难度、系统的可扩展性的前提下，选着ARMv7-M架构Cortex－M3内核的STM32F103zet6作为下位机控制芯片。STM32F103zet6仅需外接少量器件就能正常工作，工作电压为3.3V，部分引脚支持5V输入，芯片自身带有12位ADC，支持USART、IIC、IIS、CAN、USB、SPI等多种接口，可扩展性强，通过串行线调试（SWD）和JTAG接口能对编写的避雷器带电测试程序进行硬件仿真。
3.1.2装置结构形状设计
经分析论证，结合现场实际，最终确定装置结构形状及具体尺寸，装置箱盖与箱体连接处装设密封发泡硅橡胶，在线路避雷器接地引下线有雨水流下，应能够实现密封防水，防护等级IP65。
3.2装置的附件设计
输电线路上线路避雷器的泄漏电流基本均是直接在线路避雷器计数器的两端通过电流采样线直接采样，因此在对线路避雷器的泄漏电流进行监测时，需要测试人员爬到线路避雷器的杆塔上，将电流采样线夹到线路避雷器计数器的两端，因为输电线路上有高压存在，故作业危险，不方便接线。针对此问题，我们研究利用测试引线将线路避雷器计数器的线路电流引到该辅助装置内的接线柱上，测试时再从接线柱上采信号，达到了测试方便、安全可靠的效果。装置的附件设计包括测试引线的选材、接线柱的选材、接地铜排的设计和固定板的设计。
3.3环境温度采集模块设计
考虑到外界温度变化较为明显时氧化锌避雷器绝缘测试会发生较为显著变化，在进行避雷器带电测试时需对其所处环境温度进行监测。由于避雷器所处环境，为兼顾避雷器环境温度测量的准确度和电力系统的安全，采用稳定性高的数字温度传感器DS18B20采集避雷器工作环境温度。DS18B20具有精度高、抗干扰性强等特点，符合避雷器环境温度监测要求，DS18B20为单总线通讯，与STM32F103通信简单，无需更多外部元件。
3.4电源模块设计
本测试系统带电监测单元长时间在户外运行，需选择合适、可靠的供电方案为系统持续供电。目前，针对在野外直接供电不便的监测系统，常用的供电方式有以下几种：（1）蓄电池。蓄电池直接供电的优点是结构简单安装方便，使用技术难度低。缺点是容量有限，需要频繁对其充电或更换。（2）激光。激光供电的优点是工作稳定且受干扰影响小。缺点是大功率、高转换率激光器成本高、设备投入过高、不易维护。（3）感应取能。直接从输电线路母线感应取电，经电力变换后直接能够持续为系统稳定的直流电，发展前景好。缺点是线路电压高、电流波动大，隔离供电设计难度高、开发周期长。（4）太阳能。太阳能资源分布广、无污染、供电方案成熟，系统安装方便、维护简单、无需值守。缺点是单位面积太阳能供电能力有限、无法完全对大负荷用电设备提供能量。综上所述，本文所设计带电测试系统使用低功耗、模块化的设计方案，适合使用太阳能作为其能量来源。
参考文献
[1]严玉婷,黄炜昭,江健武,钟建灵,杨益公.避雷器带电测试的原理及仪器比较和现场事故缺陷分析[J].电瓷避雷器,2011,No.24002:57-62.
[2]袁海燕,庄燕飞,任庆帅,于莎,李凯.改进的特高压金属氧化物避雷器带电测试方法[J].电瓷避雷器,2011,No.24406:76-80.
[3]严玉婷,江健武,钟建灵,吕启深,王亚舟.金属氧化物避雷器事故分析及测试方法的比较研究[J].电瓷避雷器,2011,No.24305:63-69.
论文作者:胡进峰,李彦利
论文发表刊物:《电力设备》2018年第15期
论文发表时间:2018/8/21
标签：避雷器论文; 测试论文; 装置论文; 氧化锌论文; 氧化物论文; 金属论文; 电流论文; 《电力设备》2018年第15期论文;