試析氧化鋅避雷器監(jiān)測系統(tǒng)

趙煜 周立鶴 毛興 王路軍

摘? 要：氧化鋅避雷器是電力系統(tǒng)中的重要部分，其作用是避免電力系統(tǒng)受到雷擊。但目前的避雷器監(jiān)測系統(tǒng)存在一些問題，這不利于對(duì)避雷器狀態(tài)的監(jiān)測，更不利于對(duì)電力系統(tǒng)的整體維護(hù)。為此，作者提出了一種穩(wěn)定、安全、結(jié)構(gòu)簡單的氧化鋅避雷器一體化監(jiān)測系統(tǒng)，并對(duì)其原理進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：氧化鋅避雷器;阻性泄漏電流;監(jiān)測系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TM862? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）07-0073-02

Abstract： Zinc oxide arrester is an important part of power system， its function is to avoid lightning strike of power system. However， there are some problems in the current lightning arrester monitoring system， which is not conducive to the monitoring of the lightning arrester state， but also is not conducive to the overall maintenance of the power system. For this reason， the author puts forward a stable， safe and simple structure integrated monitoring system of zinc oxide arrester， and analyzes its principle.

Keywords： zinc oxide arrester; resistive leakage current; monitoring system

1 氧化鋅避雷器監(jiān)測的類型

1.1 總泄漏電流法

這種方法的原理，是建立在氧化鋅泄漏電流的容性分量上的?？梢钥闯觯傠娏鞯脑龆?，能體現(xiàn)出阻性分量電流的變化規(guī)律。該方法是在避雷器放電計(jì)數(shù)器中安裝電阻微安表，從而檢測總泄漏電流的情況。該方法的準(zhǔn)確性不高，無法達(dá)到使用要求，所以僅僅在電壓水平不高的電網(wǎng)中使用。

1.2 阻性泄漏電流法

阻性泄漏電流法僅僅只收集氧化鋅避雷器的總泄漏電流，也要采集母線三相PT電壓。同時(shí)借助數(shù)據(jù)來進(jìn)行分析，不考慮容性電流所產(chǎn)生的影響。將數(shù)據(jù)保存在系統(tǒng)中，再和過去的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。通過了解其變化，對(duì)氧化鋅避雷器的情況進(jìn)行判斷。

這種監(jiān)測方法的結(jié)構(gòu)是分布式的，傳遞信號(hào)時(shí)采用電纜連接，所以容易受到影響。而且數(shù)據(jù)的計(jì)算也需要采用性能高的處理器，較耗費(fèi)成本。

2 關(guān)于氧化鋅避雷器一體化在線監(jiān)測系統(tǒng)

2.1 將三相不平衡電流作為依據(jù)

氧化鋅避雷器一體化在線監(jiān)測系統(tǒng)的原理是：總泄漏電流里的電容電流很多，而且由非線性電阻氧化鋅片所決定。它的電容量不會(huì)由于非線性電阻氧化芯片而受到影響，同樣的產(chǎn)品參數(shù)也相同。其屬于三相對(duì)稱分量，需借助零序互感器來形成不平衡電流傳感器。從而去除掉三相里的容性電流與阻性泄漏電流的對(duì)稱分量，通過不平衡電流來體現(xiàn)阻性泄漏電流的變化，其準(zhǔn)確性很高。

2.2 對(duì)氧化鋅避雷器接地端子的泄漏電流進(jìn)行采集

監(jiān)測系統(tǒng)的電流傳感器的輸入端會(huì)和氧化鋅避雷器的絕緣進(jìn)行連接，和金屬底座接地相分離，這樣才能消除無用的電流。在收集氧化鋅閥片接地引出端的電流時(shí)，不和金屬底座進(jìn)行連接。同時(shí)也能避開管套外表污物所形成的阻性泄漏電流，以及四周母線電壓對(duì)氧化鋅避雷器金屬底座所形成的零散電容電流。

2.3 安裝氧化鋅避雷器時(shí)要使用等邊三角形

該監(jiān)測系統(tǒng)對(duì)三相氧化鋅避雷器的安裝，必須采用等邊三角形。避雷器之間的距離一樣，零散電容也一樣。不平衡電流中，不會(huì)形成相間雜散電容電流，所以消除了相間電容耦合干擾對(duì)阻性泄漏電流監(jiān)測產(chǎn)生的干擾。

3 氧化鋅避雷器一體化在線監(jiān)測系統(tǒng)的原理分析

3.1 計(jì)算其可行性

（1）一般情況下的不平衡電流計(jì)算

假如A相和B、C相之間進(jìn)行比較，A相的阻性泄漏電流最小，那么則為1.0單位值。而B、C相的阻性泄漏電流則分別是1.05、1.10。同時(shí)，閥片柱容性電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了阻性泄漏電流。如果A相的容性電流（CXa）是8.0，那么其他兩相（CXb、CXC）分別是7.5、7.0，差別不超過10%。根據(jù)上面的假設(shè)，算出不平衡電流量，將A相作為基準(zhǔn)，那么：

綜上所述，三相不平衡阻性泄漏電流里，最小的A相阻性泄漏電流會(huì)從1.0逐漸增加到1.1。三相阻性泄漏電流分別是1.1、1.05、1.1，然后逐漸趨于平衡，最后所得到的零序電流幅值的變化是23%，其為阻性泄漏電流增加量10%的2.3倍。

3.2 監(jiān)測系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)

（1）不平衡電流傳感器。在不平衡電流傳感器中，輸入端和A、B、C三相的氧化鋅避雷器泄漏電流進(jìn)行連接。而輸出端則直接和插座進(jìn)行連接，具體如圖1所示。

其中，輸入端的線圈必須通過雷電涌流，通過寬30毫米、厚1毫米的銅絲來進(jìn)行編制，并且在鐵心四周繞五圈。此外，輸出端的線圈要采用截面積為0.5平方毫米的絕緣銅線，繞一圈，產(chǎn)生一比五的電流比，從而提升輸出電流的值。

（2）數(shù)據(jù)處理分析的部分。這個(gè)部分由前置信號(hào)處理、單片機(jī)、采樣保持單元、轉(zhuǎn)換單元、數(shù)據(jù)處理單元所組成。在單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析處理后，會(huì)通過數(shù)據(jù)對(duì)氧化鋅避雷器的狀態(tài)進(jìn)行判斷。同時(shí)也會(huì)針對(duì)通信模塊、接口、管理中心進(jìn)行信息傳遞，并回應(yīng)電力系統(tǒng)以及維修部門所傳遞的信號(hào)、信息等。此外，該部分也擁有三個(gè)不同的屏顯彈射畫面，即緊急呼叫、預(yù)警、異常警告。

（3）安裝支架。安裝支架由兩部分組成，即立柱、水平連接板，這兩部分會(huì)組成一個(gè)等邊三角形。促使三相氧化鋅避雷器合理安裝，雜散電容電流互相平衡，避免產(chǎn)生不平衡電流，保證監(jiān)測系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。氧化鋅避雷器接地端和不平衡電流傳感器的接地部分進(jìn)行連接。將支架安裝在其中一根立柱中，兩者互相緊貼。只有這樣，才能滿足互相之間信息傳遞的要求，促使弱點(diǎn)流信號(hào)的連接更加穩(wěn)定。

（4）氧化鋅避雷器一體化監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。氧化鋅避雷器監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成部分有數(shù)據(jù)處理單元、不平衡電流傳感器、安裝支架等，具體如圖2所示。

在整體結(jié)構(gòu)中，不平衡電流傳感器中的A、B、C三個(gè)端口通過接地引線和A、B、C三相氧化鋅避雷器的接地端相連接。同時(shí)，不平衡電流傳感器的輸出端通過其中的插件，直接和數(shù)據(jù)處理部分進(jìn)行連接。不僅如此，數(shù)據(jù)處理部分的輸出也是通過光纖通信接口，與外部系統(tǒng)通信進(jìn)行連接，消除信號(hào)電纜。最后，數(shù)據(jù)處理部分和不平衡電流傳感器必須要互相緊貼，促使插件的連接更穩(wěn)定。

4 結(jié)束語

氧化鋅避雷器一體化監(jiān)測系統(tǒng)具有很多的優(yōu)勢(shì)，不但消除了信號(hào)傳送電纜，而且在沒有使用抗干擾措施情況下，通過三相不平衡電流來對(duì)氧化鋅避雷器進(jìn)行有效判斷，從而準(zhǔn)確了解避雷器運(yùn)行狀態(tài)。及時(shí)發(fā)現(xiàn)避雷器中存在的故障，對(duì)避雷器進(jìn)行維護(hù)或者更換，保證電力系統(tǒng)的安全性。

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