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1、氧化锌避雷器带电测试方法浅析 （宋运平 南宁供电局）一、测量氧化锌避雷器带电测试的意义 随着氧化锌避雷器（MOA）在电力系统中的广泛应用，MOA在电力系统中的应用的比重越来越大，因此检测MOA的运行状态，消除设备隐患，保证系统安全可靠运行也就变得越来越重要了。从历年高压避雷器出现的事故分析可知，由于MOA内部受潮是引起事故的主要原因之一。为了及时获知MOA的运行状态，对MOA进行检测就变得越来越重要了。当前，MOA 检测的主要手段有：停电预防性试验、全电流在线监测、全电流及阻性电流带电测试、红外热成像测温等四种方法。因为停电预防性试验一般只能在MOA安装或者大修停电时进行检测，不能及时获得MO
2、A的状态；全电流在线监测和红外热成像测温的应用也并不广泛。所以现在各个供电公司 大部分都采用全电流及阻性电流带电测试。二、现场测试中存在的干扰分析由于MOA在现场运行时三相避雷器的位置靠得比较近，相间存在较大的杂散电容，使得每相除本身泄漏电流外，还有邻相耦合电容电流通过，仪器能测的一般是二者的合成电流，它并不能完全反映每相MOA的运行状态。这种耦合电流的加入给MOA泄漏电流的测量带来了误差，引起了所谓的相间干扰。根据现场实测表明，A相和C相避雷器由于受B相电压影响，其泄漏电流的相位将分别移后和移前3-5，峰值略微减小，B相受A相和C相电压作用，相位和峰值基本不变，用LCD-4型仪器测出阻性电流
3、A相明显增大，C相明显减小，B相则基本不变，由此造成的误差影响了对MOA运行状态的准确判断。 三、试验方法一、投影法1、特点投影法：电压电流法，这是目前使用最广泛的一种试验方法。2、向量图3、计算方法仪器输入参考电压V和总电流Ix，仪器可以测量出3个量：两个幅值V和Ix，一个相位差，计算Ix在V方向的投影就是阻性电流：Ir=Ixcos()，在90方向投影就是容性电流：Ic=Ixsin()。说明1：这里的V,Ix,Ir,Ic都应该看成是信号基波，应该看成是基波之间的相位差。这是因为仪器可以单独分离基波分量。说明2：如果V的幅度变化，Ir的幅度会同时变化，所以不好说Ir增大是母线电压增加引起的还是
4、MOA劣化引起的。或者90（类似介损角）只跟Ir与Ix或Ic的比值有关，所以它们也能很好的反应MOA的性能。这就好比介损测量时关心tg的大小，而不关心电压电流的绝对值大小。 在没有“相间干扰”时，大多在8186之间。可参考下表对MOA性能分段评价：实际上80时应当引起注意4、原理框图图一 氧化锌避雷器容性电流补偿法带电测试仪基本原理它的基本原理是先用钳形电流互感器(或在放电计数器的两端取信号)从MOA的引下线处取得电流信号I。，再从分压器或电压互感器侧取得电压信号Us。后者经移相器前移90。相位后得到Uso (以便与MOA阀片中的电容电流分量I c同相)，再经放大后与I。一起送人差分放大器。在
5、放大器中，将G Uso与Io相减；并由乘法器等组成的自动反馈跟踪，以控制放大器的增益G，使同相的(IcGUso)的差值降为零，即I。中的容性分量全部被补偿掉，剩下的仅为阻性分量IR，再根据Us及Is即可获得MOA的功率损耗P了。新型氧化锌避雷器阻性电流带电测试仪的特点是同时测量三相氧化锌避雷器，能自动补偿相间干扰。无线或有线传输参考电压。可使用三相、单相或B 相接地的PT 二次电压。具备自动边补的功能：测量直线排列的三相氧化锌避雷器时，由于相间干扰影响，A、C 相电流相位都要向B 相方向偏移，一般偏移角度24左右，这导致A 相阻性电流增加，C 相变小甚至为负，该仪器通过计算机的换算，将干扰“平
6、均”的分配到A,C相中进行自动换算补偿，减轻了现场工作人员的计算工作量，保证试验的准确性，但是，长期使用自动边补的功能，会减弱现场工作人员的对试验结果准确性的判断能力，并且，自动边补有可能在避雷器出现问题的时候，掩盖出现问题的那一项避雷器，因此，该项功能建议谨慎使用。对于琅东变220kVI，II段母线避雷器而言，其现场的干扰情况是比较典型的两种情况，以下是220kVI段母线避雷器的试验结果，该段母线避雷器所处的位置比较优良，和其他的欲行设备的距离比较远，周边的干扰相对比较小，以下是试验结果避雷器带电测量位置相序全电流IX有效值(mA)试验电压(kV)相位差阻性电流基波IR1P峰值(mA)功率损
7、耗P1平均值(W)阻性电流有效值IR (mA)220kVI段母线避雷器A0.580133.385.20.0683.5690.048B0.559132.985.60.0603.1400.042C0.574132.784.80.0723.7800.051A相补偿角度+3.5,B相补偿角度-3.5测量时考虑相间干扰，可对A/C 相设置补偿角度，该补偿角度“加”到中。考虑到B 相对A/C 相的相间干扰对称，如果测量出Ic 超前Ia 的角度ca，A/C 相分别补偿：0a=(ca -120) / 2 0c= - (ca -120) / 2 而0b=0 。ca 的测量方法是：选择B 相参考电压不变，先输入C
8、 相电流再输入A 相电流，将两次相减即可（如果结果为负应加360）。评价MOA 性能时可考虑相间干扰。按相间干扰的对称性，以B 相为准，A 相减小的数值基本等于C 相增加的数值，由此可以估计相间干扰角度。例如A 相偏小3，C 相偏大4，则相间干扰大致为3.5 ，评价MOA 性能时，A 相+2.5， B 相不变，C 相-3.5。4.7 测试点电磁场对测试结果的影响测试点电磁场较强时，会影响到电压U与总电流IX的夹角，从而会使测得的阻性电流峰值数据不真实，给测试人员正确判断MOA的质量状况带来不利影响。琅东变220kVII段母线避雷器而言，改组避雷器所处于的位置十分恶劣，避雷器上方220kV母线，
9、四周的隔离刀闸组成了类似于笼形干扰源，避雷器的试验结果呈现无规律可循的状态，以下是试验结果：避雷器带电测量位置相序全电流IX有效值(mA)试验电压(kV)相位差阻性电流基波IR1P峰值(mA)功率损耗P1平均值(W)阻性电流有效值IR (mA)220kVII段母线避雷器A0.641133.985.80.0703.1770.047B0.538132.889.30.0160.4460.009C0.556132.985.80.0602.7000.051A相补偿角度+0.8,B相补偿角度-0.8从中我们可以看到B相得角度已经属于不正常的范畴，而且无法利用补偿法进行补偿，因此用二、感应板法1、特点将一块
10、金属板放置在MOA底座上，感应板对母线形成一个纯电容，用这个感应电流信号做参考信号就可以测量MOA阻性电流。2、原理图 仪器可以直接测量出Ie与Ix之间的角度，得到90。3、接线方法（感应板应该放置在B相，与A/C相对称的位置）由于感应板同样会受到边相电场信号影响，只有放置在B相MOA底座上，边相对感应板的电流IeA/IeC才不会对B相感应电流Ie的角度产生影响。由于ABC三相相差120，用Ie做A相参考信号时，应将Ie相位角增加120（A相超前B相120），同理，用Ie做C相参考信号时，应将Ie相位角减小120。对软件来说，这时很容易解决的。4、感应板法的局限性感应板的局限性在于，实际测量对
11、感应板的安装位置比较敏感。特别是三相情况不对称，或者周围有横拉的母线时。一个解决方法是，用PT二次法测量，然后用感应板寻找一个位置，使测量的与二次法一样，然后用油漆做好标记，以后测量都将感应板放置在这个位置。或者对新投运避雷器，找一个感应板位置，使阻性电流数据跟出厂报告一致，然后用油漆做标记。 在实际工作中，该试验方法误差大，容易受到空间电场干扰的影响，试验的可重复性不强，因此在现场中比较少用到三、单电流法只用全电流就可以测量阻性电流是很有吸引力的一种方法。它的好处是取消了参考信号，测量快捷。但是这种方法也有其局限性。进行单电流法测试的关键就是如何获知，如右图所示，知道了，就可以获得阻性电流一
12、次基波峰值。2、测量原理在正弦电压下,避雷器的泄漏电流由容性电流和阻性电流两部分组成,其合成波形如上图所示。在全电流波形中，第二个峰值出现时刻就是电压峰值出现的时刻。第一个峰值就是基波全电流的峰值。因此，两个峰值之间的角度就是。只要测出第二个波形峰值出现的时刻，就可以对全电流进行分解。3、测量方法AI-6103氧化锌避雷器带电测试仪通过内部软件处理（傅立叶变换）可以分解出避雷器本身产生的3、5、7次等谐波，可以定位第二峰值时刻从而准确确定第二峰值出现的时刻，由此获知,通过矢量分析得出阻性电流一次基波峰值。4、问题现场数据分析表明：1）母线谐波十分明显。2）避雷器工作电压下，其非线性效应并不十分
13、明显。这就造成了无法区分全电流的谐波是避雷器产生的还是母线谐波产生的。如果这种方法由于母线谐波影响而失效的话,仪器会自动采用统计法。根据统计数据确定两个峰值的时间差也就是 角，然后分解阻性电流。这种仪器将全部谐波计入阻性电流，并取阻性电流基波和谐波合成的波形峰值替代阻性电流基波峰值。5、改进该方法比较典型的应用是某公司生产的ZD-1金属氧化物避雷器泄漏电流测量仪，该测试仪器说明书上表明是采用三相氧化锌避雷器泄漏电流之间的横向比较法，称之为 “三相电流相角比较法”。但实际上该仪器的试验原理根源上还是单电流分析法。下图是ZD-1金属氧化物避雷器泄漏电流测量仪的试验原理接线图图二 ZD-1金属氧化物
14、避雷器泄漏电流测量仪的试验原理接线图仪器的电流输入只要同时接入三相氧化锌避雷器漏电流信号，无须从PT取电压信号，由于MOA的非线性特性，即使外施电压是正弦的，全电流也非正弦，它包含有高次谐波。使用MOA电流测试仪测量MOA中的三次谐波电流，来推出阻性电流。即可同时测得氧化锌避雷器三相全电流及其阻性分量，这使得氧化锌避雷器带电测试在PT处工作时产生的危险点完全消除ZD-1金属氧化物避雷器泄漏电流测量仪由于它对氧化锌避雷器两端电压波形要求较高，电压中所含谐波对测量结果影响很大，如三次谐波量超过0.5%就可能使测量结果出现很大的误差，因此，在电压波形畸变、三次谐波含量较大的情况下，谐波法只能局限于同
15、一产品同一试验条件下的纵向比较。通过换算出IR含有阻性电流基波值（IR1P），来对试验结果进行比较，同时增加了通过比较三相避雷器泄漏电流的相角差值，即“三相电流相角比较法”（由于母线三相电压在正常的情况下相角的差值在120，同一组避雷器在正常的情况下等效的容抗和阻抗应大致相当，因此，三相泄漏电流的相角差也应接近120，如果某台避雷器出现了问题，内部的等效容抗和阻抗会相应发生变化。相对的避雷器泄漏电流的三相相角中的两相也会相应发生改变，偏离120的标准，以偏离角度的大小来对避雷器的性能进行基本的判断）来增加一个对避雷器的运行状况进行评估的试验依据。其三相电流相角比较法在对110kV以下的避雷器器进行试验时，试验数据比较准确，GIS运行中三相氧化锌避雷器的
