1、氧化锌避雷器带电监测技术的发展及存在的问题 陈盛昌 曾 明(贵州电网公司毕节供电局 (551700) 贵州电力试验研究院 (550002)）提 要: 本文从氧化锌避雷器带电监测技术的发展，分析了全电流法、基波容性电容补偿法、谐波补偿法、自动补偿法的性能；指出了这些方法存在的问题，提出了在测试时应该考虑的相关因素。得出的结论是：由于 MOA 材料的特殊性和电网谐波的存在，在现有监测技术中，有待进一步完善，以提高带电监测的准确性。相比之下，补偿式谐波监测技术能消除相间电容和谐波干扰，性能较好，可作相对判断；基波电容补偿技术直接反映基波阻性电流，增加手动补偿，以抵消相间干扰，可作直接判断。关键词:
2、氧化锌避雷器 带电监测 谐波 补偿1 概述氧化锌避雷器与普通阀式避雷器相比，具有非常好的非线性伏安特性，因此在电力行力中得到了广泛的应用。但在运行中有时出现发热甚至发生爆裂事故，必须对阻性电流进行带电监测，以确保电力系统的安全运行。2 带电监测技术的发展及存在的问题氧化锌避雷器（以下简称 MOA）的等效电路如图 1 所示。电阻 R 相当于一个非线性电阻，电容 C 是阀片电容和杂散电容的合成，相当于一个线性电容。在带电监测中，阻性电流 ir 的大小，直接反映 MOA 运行工况，容性电流 ic 的大小与 MOA 运行工况无关，属容性干扰。正因为电容 C 的存在，使 MOA 带电监测技术变为复杂化。
3、图 1 MOA 等效电路图2.1 全电流监测技术最早用于 MOA 带电监测的是全电流监测法，如 JSH 型 1 ，见图 2 所示。它用一块微安表来监测总的泄漏电流，通过 ix 的大小来反映 MOA 的运行状态。这种监测技术简单，价格低廉。但 MOA 的容性电流一般是阻性电流的 5-20 倍，阻性电流相对很小(新设备一般只有几十微安)，总的泄漏电流基本上是容性电流。所以，监测总的泄漏电流大小，不能完全表征阻性电流的变化。图 2 JSH 型全电流监测图2.2 基波电容补偿监测技术针对全电流监测技术存在的问题，国内早期技术借鉴了日本的 LCD-4 型氧化锌避雷器带电测试仪技术2。其关键技术是引入了母
4、线电压 U，并通过积分器进行 90移相得到 iv，用来抵消容性电流 ic，从而得到了基波阻性电流 ir，见图 3、图 4。图 3 LCD-4 电容补偿图图 4 补偿相量图从理论上讲，这一补偿技术是科学的，但是在实际应用中存在两个问题。一个是当母线电压含有较大的谐波分量时，将产生移相偏差（偏离 90），出现过补偿或欠补偿；另一个问题是，当三相 MOA 为一字形排列时，出现相间杂散电容，且中间相与边相电容不一致，造成移相偏差，一般在 3o 左右。因此该技术在实际应用中不能完全抵消容性电容干扰。2.3 三次谐波监测技术这是利用 Zn0 的非线性特性提出的一种谐波分析法，如早期的 SD-8901 型3
5、，见图 5 所示。图 5 SD-8901 型谐波监测图假定母线电压没有谐波分量，则流经电容 C 的电流（见图 1）不含谐波分量，由于电阻 R 是非线性的，含有谐波分量，因此总的谐波电流就是阻性谐波电流，从而消除了容性电流的干扰。利用谐波电流与基波电流的固定比例关系，可以得到基波阻性电流。但在实际运行中，母线电压是有谐波的，流经电容 C 的电流就含有容性谐波分量，这将导致总的谐波电流增大，引起测量误差。2.4 电压补偿式谐波监测技术针对谐波监测原理存在的容性谐波干扰问题，挪威 National Grid 公司研制了一种通过电场探头来获取电网中的谐波量4 、国内研制了一种通过 PT 来获取电网中的
6、谐波量5的电压补偿式谐波监测装置，见图 6、图 7。、它们都是通过付里叶变换分别得到电流回路谐波和电压回路谐波，再通过变换分别得到阻性谐波电流和容性谐波电流，从而达到消除容性谐波电流干扰的目的。谐波法的最大优点是不受一字形排列的 MOA 相间电容干扰。因为它反映的是同频率、同相位的谐波电流。由于谐波法反映的是阻性谐波峰值而不是基波量，需要制造厂家提供谐波与基波的对应比例关系，才能得到阻性基波量，以便判断 MOA 的运行工况。2.5 自动补偿技术上述基波电容补偿监测技术必须从母线引入电压量来消除容性电流的干扰。而自动补偿技术则不需要外加电压量，它利用 MOA 三次谐波特性来自动产生一个 90的基
7、波参考电压，以抵消容性电流的干扰，从而直接得到基波阻性电流。它的优点是在现场测试时不需要 PT 电压量，使用安全，同时也不存在相间干扰问题。但是当电网三次谐波较大时，其自动产生的 90参考电压发生相位偏移，测试误差大，同样存在谐波干扰问题。3、结论综上所述，由于 MOA 材料的特殊性和电网谐波的存在，在现有的监测技术中，还有待进一步完善，以提高带电监测的准确性。相比之下，补偿式谐波监测技术能消除相间电容和谐波干扰，性能较好。但由于只反映阻性电流的谐波量，而不能直接反映阻性电流的基波量，规程又没有规定阻性谐波电流的标准，厂家又难以提供谐波与基波的比例值，在 MOA 监测时，只能作相对判定，即将每
8、次监测值与历史数据相比较。基波电容补偿技术能直接反映基波阻性电流，比较直现。但受相间电容干扰较大，在现场分别监测 A、B、C 三相时，建议增加手动相位补偿，以消除相间电容干扰。自动补偿技术既不外加电压，又不受相间电容干扰，能直接反映基波阻性电流。但由于受电网谐波影响，建议在监测时，记下谐波电压值，以便在判定时，考虑谐波因素。参考文献1 贾逸梅、粟福珩 在线监测氧化锌避雷器泄漏电流方法，高电压技术，1991 年 3 月。2 张铁华 避雷器在线监测的新装置，高电压技术，1994 年 9 月。3 胡瑞华 运行中氧化锌避雷器池漏电流的测量，高电压技术，1992 年第 4 期。4 汲胜昌、杨兰均 用于在线监测氧化锌避雷器阻性池漏谐波电流的电场探头，高压电器，2000 年第 1 期。5 廖瑞金、王忠毅 基于谐波分析法的 MOA 阻性电流的数字化监测，高压电器，1999 年第 4 期。（文章发表在贵州电力技术2006.7，内容有所改动）作者：陈盛昌 贵州毕节供电局 高级工程师 从事电力生产管理工作。曾 明 贵州电力试验研究院 高级工程师 享受国务院政府特殊津贴 从事电力研究工作
