避雷器在線監(jiān)測技術概述

李潔　祁少澤

摘 要：經過了事故后維修、定期維修和狀態(tài)維修三個階段，電氣設備維修已經開始采用在線監(jiān)測技術。超高壓、特高壓電網的建設對避雷器的性能和經濟性提出了更苛刻的要求，避雷器的發(fā)展直接關系到電網的安全運行和電力系統(tǒng)的經濟效益。文章主要介紹了避雷器在線監(jiān)測技術的發(fā)展歷程以及避雷器在線監(jiān)測的主要方法，同時分析了避雷器在線監(jiān)測技術研究的重要意義。

關鍵詞：避雷器；在線監(jiān)測技術；狀態(tài)維修

1 避雷器在線監(jiān)測技術發(fā)展歷程

電氣設備維修機制促進了避雷器在線監(jiān)測技術的發(fā)展。電氣設備的維修發(fā)展經歷了事故后維修，定期維修和狀態(tài)維修三個階段。1950年以前，電氣設備并不存在主動維修，主要進行事故后維修。一旦設備損壞，就會造成大面積停電，難以保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定地運行。1960年開始，電氣設備開始采用定期維修的檢修方式。這種方式在現(xiàn)在依然廣泛應用于供電企業(yè)的設備維護中。具體來講，這種方式是使用定期檢測的方法，對設備的預防性試驗結果與《電氣設備預防性試驗規(guī)程》的標準進行比較，若有超標，即要安排維修和停電計劃。與事故后維修相比，定期檢修能夠大大減少事故的發(fā)生概率，同時由于設備經過了日常維護，檢修人員可以通過變電站值班員基本掌握變電站中設備運行狀態(tài)，避免具有巨大危害的重大惡性事故的發(fā)生。然而，定期檢修仍然具有一定局限性，主要表現(xiàn)在難以很好地把握維修的頻率和程度，缺乏經濟性。

基于以上兩種方法的局限性，電力設備狀態(tài)維修機制開始發(fā)展。在狀態(tài)維修機制下，電氣設備維修主要采用了在線監(jiān)測技術。在線監(jiān)測技術是狀態(tài)維修的基礎和根據，同時狀態(tài)維修也促進了在線監(jiān)測技術的迅速發(fā)展進步。

早在1960年開始，發(fā)達國家已經開始著手分析系統(tǒng)可靠性與各部件的潛在故障之間的相關性，并基于此相關性提出狀態(tài)檢修計劃。這一發(fā)展階段持續(xù)了大概十年的時間，隨后，在電氣設備的帶電測量應用中，為測量以泄漏電流為主的部分絕緣參數(shù)，避雷器在線監(jiān)測開始有所發(fā)展。但是在發(fā)展初期，由于本身構造不夠完善，面臨局限性較多，同時測試的結果達不到精度要求，很難在日常生產工作中得到有效利用。

直到1980年開始，避雷器在線監(jiān)測技術開始迅速發(fā)展。傳統(tǒng)的測量模式是模擬量測試，這種測試需要一并直接接入測試回路。在這一新的階段，科研人員開發(fā)出了多種帶電測試儀器，避雷器在線監(jiān)測不再使用這種傳統(tǒng)模式，取而代之的是先進的數(shù)字化測量。數(shù)字化測量以傳感器為工具，將被測量轉換成電氣信號，這些電氣信號可以通過數(shù)字儀器直接測量。從此開始，電力企業(yè)的日常維護中采納了狀態(tài)監(jiān)測檢修理論，避雷器在線監(jiān)測在實際應用中獲得了成功。1990年前后，科研人員開始建立了微機多功能絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)，這一系統(tǒng)指引了避雷器在線監(jiān)測在今后的發(fā)展走向。系統(tǒng)主要包括兩個關鍵內容，首先是進行數(shù)字波形采集，其次對采集數(shù)據進行處理。這一在線監(jiān)測系統(tǒng)具有很多進步，不僅可以在短時間內對很大數(shù)量級的信息進行處理，同時監(jiān)測的項目較以前有了很大擴充，通過監(jiān)測得到的參數(shù)能夠實時向變電站工作人員進行顯示，并具有越限報警功能。在后續(xù)工作中，參數(shù)可以實現(xiàn)有效的電子存儲和紙質保存。概括地講，微機多功能絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)具有實時性、連續(xù)性、巡回性的特點，基本實現(xiàn)了自動化運行。

2 避雷器在線監(jiān)測的主要方法

避雷器在線監(jiān)測，從研究方向來看可分為：泄漏電流監(jiān)測法和介損法。

2.1 泄漏電流監(jiān)測法

泄漏電流監(jiān)測的常用方法的有以下幾種：

（1）總泄漏電流法

總泄漏電流法做為最基本的一種方法，主要操作原理為將避雷器在線監(jiān)測儀與避雷器低電壓側串聯(lián)起來，隨著發(fā)生過電壓事故或者雷電入侵時，電流也會順勢劇增波動。通過對原理的闡釋，不難看出這種方法雖然最原始、最簡單，也很大程度上降低了在線監(jiān)測儀的成本，但無法準確捕捉信息，避雷器的運行狀態(tài)也變得不可捉摸，這樣的監(jiān)測技術顯然已經不能適應時代的潮流。

（2）阻性電流三次諧波法

總電阻性電流信號通過濾波器實現(xiàn)濾波處理，得到簡化的三次諧波。根據前后兩個參數(shù)的比例關系，可求得阻性電流。因不需要參考電壓，所以監(jiān)測比較方便。該方法忽略了電壓中諧波對結果的的影響，所以所得結果也有待商榷。避雷器生產工藝和材料導致濾波前后的參數(shù)有很大的誤差。所以使用的范圍較為局限，沒有可行性。

（3）補償法測阻性電流

補償法是指，測量中根據避雷器的等效電路對系統(tǒng)電壓信號進行抽取，利用抽取得到的電壓信號對總泄漏電流中的容性電流分量進行補償，進而測量得到阻性電流分量。避雷器閥片的劣化原因主要有兩點，首先是MOA閥片受潮，其次是金屬氧化物避雷器幾乎都不存在串聯(lián)間隙，導致少量泄漏電流通過閥片，促使老化進程加快。通過對阻性電流進行直接測量，可以相對精確地對劣化進行反映。

2.2 介損法

介損法是對設備的絕緣狀態(tài)評判的主要標準，其特點是具有較好的抗干擾性和穩(wěn)定，廣泛應用于電力行業(yè)?？偨Y起來分為兩大類：

（1）硬測量

法西林電橋法是常見的硬件測量法，目前在各電網公司測量停電設備的電氣絕緣時常用這個方法。但其操作過程繁瑣，需要不斷地調整電容值和電阻值，對元件的要求比較多，增加了避雷器在線監(jiān)測儀的設計難度，不滿足避雷器在線監(jiān)測儀的要求。

（2）諧波分析法

諧波分析法，普遍運用在電力系統(tǒng)中做信號分析，任何復雜的波形都可以分解成頻率、振幅等參數(shù)不同的正弦分量，以便將問題簡化。在線監(jiān)測儀本來就有體積小、功能完善的要求，采用諧波分析法不僅避免外界干擾而且滿足體積要求。傅里葉變換在分析時會造一些不必要的誤差，可以運用截斷函數(shù)減少頻譜泄漏引起的誤差。

3 避雷器在線監(jiān)測技術研究的意義

避雷器是變電站和輸電線路上處處可見的設備，避雷器的性能直接關系到電網運行的安全。隨著超高壓、特高壓電網的建設，對避雷器在性能和經濟性上有了更苛刻的要求。例如要想降低絕緣水平就需要提高避雷器的性能，以便于降低制作成本和運輸費用。因此滿足要求的電網保護設備應運而生，這些設備不僅需要大大降低絕緣水平，最重要的還需保證電氣性能的合理性。所以，避雷器對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定發(fā)展，特別是安全高效地運行，有特別重要的意義。多年的變電檢修工作經驗證明避雷器是電網必不可少的一份子。

輸變電系統(tǒng)正常工作時，避雷器自身處于正常狀態(tài)。當輸變電系統(tǒng)遭遇雷電入侵或操作過電壓時，避雷器起到保護電力設備免遭過電壓沖擊的作用。避雷器是壽命是有限的，長期運行的避雷器，內部元件會出現(xiàn)老化現(xiàn)象，或者本體密封不嚴導致內部受潮，導致事故的可能性大大提升，甚至可能發(fā)生爆炸，造成大面積停電，產生嚴重的經濟損失，所以避雷器是輸變電系統(tǒng)中重要的一員。如果能對避雷器運行狀態(tài)進行遠程監(jiān)測，顯示相關參數(shù)，反應運行狀態(tài)，就能第一時間排除隱患避免事故的發(fā)生，以保證電網安全可靠運行。

相關技術在不斷更新，嵌入式發(fā)展迅速，計算機網絡技術也日新月異。同時國家一再提出支持智能電網的建設，研究和更新避雷器在線監(jiān)測技術勢必會成為市場前景廣闊而且能創(chuàng)造出巨大經濟價值的新課題，值得不斷地進行深入研究。

參考文獻

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