运行中带电监测避雷器的方法

1、运行中带电监测工频电导（或泄漏）电流的全电流和阻性电流分量

1.1 对磁吹和普通阀型避雷器带电监测电导电流

为了在运行中监测避雷器内部是否受潮、内部元件接触是否正常等，可以采用定期测试运行中避雷器对地电导电流的方法，即在避雷器放电记录器两端并接低内阻的交流电流表（例如MF-20型或MF-14型万用表），用同一电流量程测量，同时记录电压（如图1-1所示）。正常情况下，通过避雷器并联非线性电阻的电流很小，在微安表上测得的电流通常在500μA以下，一旦内部受潮，泄漏电流大为增加，流过微安表的电流可增加到几毫安甚至几十毫安。由于运行电压往往有所波动，不易定出一个绝对标准来判断是否严重受潮，但可对以往的记录和三相进行互相比较，如果电导电流有明显差异，则必须进行处理。

图1-1 带电测量磁吹和普通阀型避雷器的原理接线图

1.2 监测金属氧化物避雷器工频泄漏电流的阻性分量和全电流

为了在运行中监测避雷器内部是否受潮、金属氧化物电阻片是否劣化等，可以采用定期测试运行中避雷器工频泄漏电流的阻性分量和全电流的方法，即在避雷器放电记录器两端并接专用的测试仪器。目前常用的带电监测金属氧化物避雷器泄漏电流的专用仪器为：阻性电流测试仪和带漏电流监测功能的避雷器放电计数器。

带漏电流监测功能的避雷器放电计数器的测试原理，和上面的第1条“对磁吹和普通阀型避雷器带电监测电导电流”相类似，当金属氧化物避雷器内部严重受潮时，避雷器的漏电流与初始值相比，可增至两倍及以上，并且增加的趋势会越来越快，因此这种仪器能够有效地检测出避雷器内部严重受潮的情况。但是该仪器反映的漏电流值是避雷器的全电流，而避雷器的全电流是阻性电流分量和容性电流分量的矢量和。在正常情况下避雷器容性电流分量大、阻性电流分量小;但劣化情况下避雷器的阻性电流分量变大后、容性电流分量却变小，此时避雷器阻性电流分量和容性电流分量矢量相加的结果，使得该仪器所显示的避雷器劣化后的全电流变化并不明显。现场实践表明，当避雷器发生严重劣化导致阻性电流明显上升一时，该仪器所测出的避雷器漏电流值却经常处于正常范围内，易造成误判。因此不应使用这种仪器监测运行中的避雷器劣化情况。

阻性电流分量或金属氧化物电阻片的损耗是发现金属氧化物电阻片老化程度的主要判据，同时也能发现避雷器内部严重受潮导致的阻性电流分量或金属氧化物电阻片损耗增大。因此应采用阻性电流测试仪对避雷器进行带电运行监测。专门用来测量金属氧化物避雷器阻性电流分量的专用仪器，通常采用图1-2所示的桥式电路，其测量原理同文章《金属氧化物避雷器试验用仪器仪表原理简介》中的图1-1(b)。

图1-2 测量金属氧化物避霄器阻性电流分量的专用桥式电路
M——电流表或电子示波器；R1——可变电阻器；R2——电阻器
T——试验变压器；C——标准电容器

目前用于避雷器阻性电流测试的仪器主要分为两类：

一类是同时需用运行相电压的桥式补偿电路或类似的电子仪器，接线方式见图1-3。试验时将电压监测盒接到CVT二次端子上，将带有磁屏蔽罩的钳形电流互感器铁芯夹在避雷器的接地线上，不需拆断接地线。由于桥式补偿电路或类似的阻性电流测试仪测试时，需从电压互感器二次端子上取运行相电压作为仪器的标准电压，为预防测试过程中若仪器处不慎将电压线短路，影响CVT二次电压的正常工作，应采用光电绝缘式电压监测盒的阻性电流测试仪，或在CVT二次电压端子上并联一个高阻抗分压器的方法进行标准电压取样。现场实践证明，采用在CVT二次端子上并联的高阻抗分压器低压臂取标准电压时，即使高阻抗分压器的低压臂发生短路，也不会影响CVT二次电压的正常工作。判断避雷器质量情况时，将测得值与初始值相比较，若阻性分量增加到初始值的1.5倍时，应适当缩短测量周期；若阻性分量增加到初始值的2倍时，应立即停电检查。试验时要记录气象条件，当测试时的环境温度高于或低于测试初始值的环境温度时，应将此时所测的阻性分量电流值进行温度换算后，才能与初始值相比较，温度换算的方法参照文章《避雷器电导电流和直流U1mA及0.75U1mA下漏电流的测量方法》中第4条。现场实践表明，对一字形排列的三相110kV～500kV金属氧化物避雷器，由于相间杂散电容祸合影响，会对这种测量方法产生误差，应予以注意，解决这种问题的简便办法是：不论影响程度如何，只需将避雷器各自的前后测试数据单独进行比较，按照上述判断依据，一般也能发现问题。目前在此基础上，已研制出采用移相补偿原理的阻性电流测量仪器，能基本上消除相间电容干扰的影响。

图1-3 桥式补偿电路测量泄漏电流原理接线图

还有一种是不需用运行相电压，采用三次谐波电流原理制成的仪器，接线方式见图1-4。试验时在避雷器接地线侧放电记录器盒（TXB型）的电流互感器二次引出端子上，接上测试仪的匹配器，经测量电缆接到测试仪，可测出泄漏电流的平均值、峰值和三次谐波分量的峰值百分数。此测试仪不需接入CVT的二次电压，现场使用比较方便，但受电网电压谐波影响较大。测量时应记录各相对地电压。判断避雷器质量情况时，在相同条件下，测得的数值三相相差较大时，建议停电检查。现场实践表明，在电气化铁路沿线的变电站或有整流源的场所，电网电压谐波的影响使得采用三次谐波电流原理制成的仪器无法测出避雷器的劣化情况，因此在这些场所不宜使用这类仪器进行避雷器质量的判断。

图1-4 三次谐波电流型泄漏电流测试仪原理接线图

目前常用的带电监测金属氧化物避雷器泄漏电流的专用仪器原理见文章《金属氧化物避雷器试验用仪器仪表原理简介》。

2、采用红外线测温仪对金属氧化物避雷器进行带电监测

红外线测温仪的原理是通过传感器感应出避雷器表面的温度变化，通过对避雷器的纵向和横向的温差或温升比较进行避雷器运行质量的判断。

现场实践表明，避雷器劣化引起表面温度场的变化是比较细微的，所以现场需要仔细对避雷器热像图进行分析，并进行纵向、横向的比较，在同全电流泄漏电流检测相结合时，可以对故障相（节）避雷器的故障性质做出初步判断。