摘要：通过对输电线路避雷器监测器在实际运行中出现问题的汇总与分析，提出了制造商和用户在设计制造和使用中应注意的事项，并探讨了一种全自动与计算机对接的新型高压线路避雷器技术器应用的可能性，目的在于适应电力系统高度自动化要求。
关键词：监测器；防腐蚀；残压；泄漏电流；信号和状态
1 输电线路避雷器监测器概况
自从20世纪80年代中期避雷器国产化以后，在随后的近十年中，避雷器工作状态的监视仅依靠动作计数器来显示。实质上，计数器的功能仅仅只表征避雷器遭受了多少次过电压的侵袭，对于其它方面的特性（例如寿命）则无法表征。特别是对运行于极其恶劣地质环境和气候条件及过电压频繁的地方的避雷器，需要一种进一步表征避雷器更多方面工作状态的装置。进入90年代以后，国内各制造商陆续开发出了这样的装置——避雷器监测器。它是串联在避雷器下面，用于记录避雷器泄漏电流的变化及动作次数的一种装置。迄今为止，使用于电力系统的各种型号的系列型监测器产品已超过几万种，为电力系统做出了巨大贡献。但是，在监测器产品发展过程中，由于缺乏一个统一的国家标准或行业标准，各制造商自行制定企业标准，导致其技术要求和产品制造差异显著，在运行中出现了不同程度的问题。下面就这些问题进行分析，并提出使用中应注意的事项。
2 输电线路监测器在运行中的问题
2.1防腐蚀及观察范围和观察清晰度
（1）防腐性能
从使用的情况看，监测器的外壳有两种材料，分别为金属壳体和玻璃壳体。玻璃壳体不存在腐蚀，但所有监测器均有外露的金属零部件，例如出线端子等，必须注意防腐问题。在壳体使用上，85%以上的监测器采用了金属材料，其中多为钢材，因此，针对防腐而进行的表面处理问题尤为突出。
（2）观察范围
在输电线路或发电厂或变电站中，监测器的安装位置一般位于铁塔横担或者避雷器的底座上，传统的巡视读数方式需采用望远镜或者仰视许久，仰视角为75～90°之间才能保证视线与监测器视窗面垂直。特别是阴雨天，应加大巡检力度的时候，可能由于光线不足，仪表指针颜色不鲜艳，造成数据无法读取。在设计时，应保证让视窗最大化，表盘指针、数据格线采用色彩鲜亮，对比鲜明的颜色进行搭配，最好能利用光学原理，将视窗玻璃凸化处理，以增加可视距离。
（3）观察清晰度
使用于高压输电线路避雷器上的监测器，其安装方式一般都是垂直向下安装，不像母线和户外GIS设备监测器那样带有倾斜角。竖直安装的监测器的视窗便于观察，但同时带来一个问题，玻璃与壳体接触面的凹台可能在阴雨天积水，水膜阻隔了视线，观察清晰度很差。上面提到的玻璃凸化处理能有效防止该问题的出现。
2.2电气性能问题
2.2.1监测器残压
在各制造商生产的产品中，监测器在通过标称放电电流时的端电压--残压各不相同，范围大致在1.3～3kV之间。对被监测避雷器性能造成影响，缩小了其监测范围。监测器作为一个取样监测装置，它的接入应以不影响被监测设备的性能为基本准则，这就要求其残压必须得到控制。如果监测器残压高，则对于电子器件耐压水平提出了更高要求，使得元件选择变得苛刻，对于35kV及以下避雷器不能进行监测；与此同时，因提高耐压而串接的元器件会从响应速度和可靠性方面对监测器性能造成影响，甚至会因为其中个别元件的损坏（例如击穿）而导致监测器丧失作用。
2.2.2毫安表显示值与误差问题
监测器本身内部具有内阻，测量为并联取样，在较大电流时电阻片具有非线性，因此真实值与监测器显示值并非完全一样，它们之间存在一个系数，在测量时不可能一一对应。监测器的直流毫安表读数I与被监测避雷器的泄漏电流的全电流有效值I1有I1=KI的关系，在正弦波全波整流电路中，若直流毫安表按上述关系进行刻度，并保证毫安表的自身精度，则监测器在一定的泄漏电流范围内是可以定量直读泄漏电流的全电流有效值，误差也不大。故监测器主要任务是定性地指示避雷器泄漏电流的变化，用以判断避雷器的老化性能，而不是显示它的真实值。
3．新型线路型监测器设计问题的提出
鉴于现行使用的监测器存在有以上问题，考虑到电力系统自动化技术的日益完善，今大胆提出了一种新型全自动监测器的设计思路。从根本上考虑监测器毫安表和监测器所表征的物理含义，它要表达的是信号和状态问题，是通过毫安表和计数器显现出来。现在若能将该物理含义通过新的途径表达，则问题得到解决。具体设计思路可以用以下系统图1及图2来表达。其工作方式简述如下：
图1避雷器监测器参考采集处理及收发模块
步骤一：在图1中，虚线框包围部分为监测器参数采集及收发装置。串联于避雷器下端的取样元件两端的模拟量参数经过整流后进行数模转换，以光电隔离方式将数字信号交给MCU中央处理器，处理器会接收该信号并进行存储及记录时间，在设定的程序中由无线收发模块将运行参数发送给图2的终端。该装置可采用光伏供电并采用极低功耗的中央处理器，工作电流仅100μA左右。
图2避雷器监测器参数终端及收发模块
步骤二：在图2中，该装置为监测器参数终端显示模块。该部分的无线收发模块可通过按键来和图1取得联络或者定时接收图1装置发出的参数信息，信息经中央处理器MCU处理后显示于显示屏上，同时亦会存储于存储器中，以便于后续存档和查阅。
以上的无线通讯模式也可以通过编程与计算机进行通讯，将结果纳入智能电力系统的设计单元，形成一个子项。这种新型监测器的设计优点在于，它弥补了目前监测器的缺点，用绝缘材料封装起来的电子元件，体积小，不存在防腐、可视距离、观察清晰度、电气连接可靠性、密封、机械性能等问题，且抗振动性能优异，符合电力系统自动化需要，特别适合于无人值守变电站需要，是一种值得研究开发的新型产品。
4.结论
在表面防腐对比中，喷漆具有防腐优势，它在电力工业设备的防腐中得到广泛应用，是值得推荐使用的。设计中应尽可能增大视窗范围，采取增加色彩对比度，凸化视窗玻璃等方法，以增加可视距离和观察清晰度；控制监测器残压可以减小对避雷器的影响，扩大了监测范围并有利于电子元器件选型。监测器的密封及机械性能不可忽视，可以通过对零部件的电气试验和振动试验来加强制造质量。
参考文献：
[1]Q/GSG114002-2011，电力设备预防性试验规程[S]
[2]GB26859-2011，电力安全工作规程 电力线路部分[S]
论文作者:池小兵,石远航,黎立
论文发表刊物:《电力设备》2018年第1期
论文发表时间:2018/6/1
标签：监测器论文; 避雷器论文; 毫安表论文; 电流论文; 壳体论文; 装置论文; 线路论文; 《电力设备》2018年第1期论文;