摘要：本文從氧化鋅避雷器的各種優點以及它在實際應用中還存在的一些問題做出分析，并提出氧化鋅避雷器在線監測方法對其絕緣狀態進行實時監測的解決方法。

　　關鍵詞：氧化鋅避雷器,安全運行,在線監測,過電壓保護

　　0、 引言

　　近年來，隨著各地電網不斷進行著升級和改造。其中，氧化鋅避雷器以它優越的性能替代現在傳統的避雷器已成定局。氧化鋅避雷器具有很多傳統避雷器不具備的優點，比如便于現場人員操作和使用、抗干擾性能強、測量結果精度高、耐重復動作性能強、無續流、動作負載輕、體積小、通流能力大、結構簡單、重量輕、具有良好保護性能等，這讓它已經成了目前電力系統中性能最好、發展又最快的過電壓保護裝置。

　　1、氧化鋅避雷器的工作原理

　　氧化鋅避雷器由非線性氧化鋅電阻片疊加組裝，密封于高電壓絕緣瓷套內，無任何放電間隙。在正常運行電壓下，避雷器呈高阻絕緣狀態，當受到過電壓沖擊時，避雷器呈低阻狀態，迅速泄放沖擊電流入地，使與其并聯的電氣設備上的電壓限值在規定值內，以保證電氣設備的安全運行。避雷器主要用于對運行設備限制雷電過電壓及操作過電壓。避雷器在變電運行工作中起到非常重要的作用。

　　2、過電壓及避雷器防護

　　在電力系統運行中，由于種種原因，系統中某部分的電壓值大大超過設備的正常運行電壓從而形成過電壓。根據過電壓產生原因和作用機理，通常將過電壓分為內部過電壓和外部過電壓。內部過電壓是由內部運行方式發生改變而引起的過電壓，包括暫態過電壓、諧振過電壓和操作過電壓;外部過電壓主要是指雷電過電壓，即電力系統內的電氣設備及建筑遭受雷電直擊或雷電感應時而產生的過電壓。電力系統過電壓會造成設備絕緣損壞以及長時間的停電，危及到人身及財產安全。因此對過電壓故障必須重視，采取各種措施來限制和預防過電壓。電力系統中采用避雷器進行過電壓保護。避雷器不僅適用于雷電過電壓，而且對工頻過電壓、諧振過電壓和操作過電壓也能夠起到很好的保護作用。在避雷器發展過程中，經歷了保護間隙、管型避雷器、閥型避雷器三個階段，而目前閥型避雷器中應用最廣泛的當屬氧化鋅避雷器。氧化鋅避雷器的優點主要有以下幾個方面：氧化鋅避雷器的保護動作不會出現擊穿現象，只是隨著閥片的“導通”和“關斷”起到良好的過電壓保護作用，因此氧化鋅避雷器對電力系統不存在安全影響;串聯間隙氧化鋅避雷器由氧化鋅閥片組與間隙串聯而成，結構性能穩定的并聯電阻減輕了閥片的負擔，從而使其電壓耐受性良好，不存在自身過電壓的問題;氧化鋅避雷器保護動作只泄放雷電流，雷電流泄放(小于100μs)完畢，立即恢復到可進行再次動作的狀態，故氧化鋅避雷器具有連續雷電沖擊保護能力;氧化鋅避雷器的使用壽命相對較長，一般可達到20年以上，而普通避雷器的壽命在10 年左右，甚至更低。

　　3、氧化鋅避雷器運行中存在的安全運行問題

　　鹽城大豐地區電網中氧化鋅避雷器使用多年，從這些年的預防性檢修試驗中記錄的數據以及各種故障現象觀察后的分析得知;氧化鋅避雷器在運行過程中會產生如下劣化現象：無間隙氧化鋅避雷器由于其長期承受工頻電壓的作用，會有泄漏電流不斷流過其電阻片，使電阻片發熱而老化;因結構不良導致密封不嚴或處于濕度較大的地區等原因，使閥片在運行中受潮導致劣化;避雷器大多在露天運行，當受到污穢或霧氣作用時，外部瓷套上的電位就會分布不均勻，內部電阻片與外部瓷套間就會產生較大的徑向電位差，產生局部放電現象，電流過大，可能會燒壞整個避雷器，異常運行條件及其他原因也會引起避雷器的事故。由于氧化鋅避雷器存在上述劣化現象，同時在電力系統實際應用中預防性檢修試驗存在諸多缺陷，有必要對氧化鋅避雷器的絕緣狀態進行實時在線監測。

　　4、對氧化鋅避雷器的絕緣狀態進行在線監測的對策

　　氧化鋅避雷器可簡化為非線性電阻和線性電容相并聯的模型，在運行電壓作用下，總的泄漏電流包括阻性泄漏電流和容性泄漏電流，其中阻性泄漏電流是引起 MOA劣化的主要原因，從全電流中正確地分離出各次諧波阻性電流是在線監測技術的重要環節。目前，國內檢測阻性電流的方法有：全電流法、補償法、諧波分析法。

　　5.1 氧化鋅避雷器的絕緣狀態的監測方法

　　全電流法檢測的靈敏度很低，只有在嚴重受潮、老化或絕緣顯著惡化的情況下才能表現出明顯變化。補償法由于其自身的模擬電路設計而在實際應用中受到一些因素的影響，如現場相間耦合電容電流的干擾、MOA中非線性電阻元件的交流伏安特性的滯迴現象、系統中高次諧波影響等，因此對硬件的要求較高。基波法、三次諧波法以及各次諧波分析法統稱為諧波分析法。基波法可以檢測阻性電流基波分量的變化，但阻性電流高次諧波分量在一些情況下也能靈敏地反映 MOA的狀態，而阻性電流高次諧波是受電網電壓諧波影響的，從這一角度看基波法存在缺陷。三次諧波法將全電流通過帶通濾波器，濾出三次諧波分量，再經放大器檢出三次諧波分量的峰值，這種方法可以免除對電壓互感器的依賴，但也存在一些問題：不同的 的關系是不一樣的;阻性電流三次諧波分量無法反應 MOA的受潮及污穢狀況，而潮氣和污穢都是造成 MOA故障的主要因素;電網電壓有諧波成分時，三次諧波電壓的存在將使 MOA產生阻性電流三次諧波分量，會造成很大的誤差。各次諧波分析法是基波法和三次諧波法的綜合，目前主要采用這種方法進行阻性電流的檢測。利用諧波分析法原理推導的公式 ，其中 是各次諧波阻性電流分量， 是全電流的各次諧波分量， 是全電流的各次諧波相角值， 是系統運行電壓各次諧波相角值。將運行電壓 全電流 采用FFT分解得到各次諧波后，就可以得出MOA的基波各次諧波性泄露電流、阻性泄露電流和總阻性泄漏電流，根據得出來的電流值，就可以比較準確的判斷出MOA的運行狀況，在整個監測過程中，還有相間雜散電容及電壓互感器相移的干擾，這些干擾我們可以采用軟件進行補償計算進行得出。另外，諧波分析法要求對電壓電流信號同步采樣，一周波內保持固定的采樣點數，這對設計合理的硬件及算法提出了更高的要求。利用軟件編程對各次諧波分析法檢測到的阻性電流進行實時分析，進而判斷氧化鋅避雷器的絕緣狀態。

　　5.2干擾因素及抗干擾措施

　　氧化鋅避雷器總的泄露電流是微安級的小電流信號，因此檢測過程中存在很多干擾因素：電網諧波電壓的影響，電網頻率的波動，現場相間耦合電容電流的干擾，傳感器的精度，環境溫度的影響，信號傳輸過程中存在的電磁干擾等因素都會對微小信號的傳輸及處理帶來很大的影響。微弱小信號的提取應選用準確度較高的傳感器，建議使用高靈敏度的零磁通電流傳感器。傳輸過程中采用必要的抗干擾措施，并設計合理的信號調理電路，同時分析各干擾因素對測試結果的影響，軟件編程設計合理的算法對各影響因素進行補償，從而得到更為準確的測量結果。

　　通過上述解決方案，可以在電氣設備的運行過程中及時發現絕緣缺陷和事故隱患;對老舊設備進行在線監測可以隨時跟蹤其運行情況，發現問題及時更換，將設備的壽命發揮到最大值;在線監測并對設備的狀況進行實時分析替代傳統的預防性試驗，減少了停電時間。

　　6 、結論

　　在電力系統過電壓保護中，氧化鋅避雷器以自身優越的性能得到了廣泛的應用，并終將取代現在的傳統避雷器。因此，氧化鋅避雷器在運行過程中的安全運行已經成為目前電力系統安全運行中的一個重要課題。電氣設備絕緣在線監測技術是一種在運行電壓下對高壓設備絕緣狀況進行在線監測的方法，可以大大提高試驗的真實性與靈敏度，隨時掌握設備絕緣性能的變化，及早發現絕緣缺陷，提高電力設備的運行可靠性;并且有利于從計劃維修轉變為更為合理的狀態維修，減少不必要的停運和維修，節省大量經費，使設備發揮更大的經濟效益。對氧化鋅避雷器進行在線監測有著廣泛的理論和應用前景。

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