摘要：采用可消除現(xiàn)場(chǎng)干擾的氧化鋅避雷器在運(yùn)行電壓下帶電檢測(cè)方法，比停電條件下直流泄漏電流的測(cè)試具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。本文主要分析了相間電容耦合對(duì)泄漏電流的影響和消除其影響的方法。
關(guān)鍵詞：氧化鋅避雷器；帶電測(cè)試；阻性電流；容性電流；相間電容耦合

     避雷器是電力系統(tǒng)重要的電氣設(shè)備之一，它對(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行起著十分重要的作用。氧化鋅避雷器（MOA）是一種與其它類型避雷器有很大差異的新型避雷器，由于其性能上的明顯優(yōu)點(diǎn)，它在電力系統(tǒng)得到了廣泛推廣和應(yīng)用。

      為了使氧化鋅避雷器在電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行，電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T596-1996《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》對(duì)氧化鋅避雷器預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)定的主要內(nèi)容如下：
（1）直流泄漏電流試驗(yàn)時(shí)，通過(guò)1mA時(shí)的電壓U1mA與初始值或制造廠規(guī)定值比較，變化不大于±5％，0.75U1mA電壓下的泄漏電流不應(yīng)大于50μA。
（2）運(yùn)行電壓下的全電流、阻性電流或功率損耗測(cè)量值與初始值比較，有明顯變化時(shí)應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，當(dāng)阻性電流增加1倍時(shí)，應(yīng)停電檢測(cè)。

由《規(guī)程》可知，氧化鋅避雷器預(yù)防性試驗(yàn)包括停電條件下直流泄漏電流試驗(yàn)和運(yùn)行電壓下帶電測(cè)試。但當(dāng)電力系統(tǒng)的運(yùn)行電壓較高，發(fā)電廠（或變電站）避雷器數(shù)目較多時(shí)，停電條件下作直流泄漏電流試驗(yàn)有很大的困難，因此，運(yùn)行電壓下的氧化鋅避雷器現(xiàn)場(chǎng)帶電測(cè)試越來(lái)越受到重視。

1 氧化性避雷器運(yùn)行電壓下現(xiàn)場(chǎng)帶電測(cè)試的重要性

      氧化性避雷器是在上世紀(jì)80年代中期開始得到推廣應(yīng)用的②，1996年國(guó)家出臺(tái)的《規(guī)程》對(duì)運(yùn)行電壓下氧化性避雷器的現(xiàn)場(chǎng)帶電測(cè)試有明確的規(guī)定。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和高壓電氣設(shè)備測(cè)試水平的不斷提高，實(shí)踐證明對(duì)氧化性避雷器更多項(xiàng)目的測(cè)試（例如泄漏電流的阻性電流、容性電流有效值，阻性電流、容性電流分量峰值，泄漏電流諧波分量、諧波分量功率損耗值等項(xiàng)目的測(cè)試）更能準(zhǔn)確反映避雷器的運(yùn)行狀況。表1 為某330kV變電所氧化鋅避雷器運(yùn)行時(shí)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的一組數(shù)據(jù)。

表1  某330kV變電所氧化鋅避雷器運(yùn)行實(shí)測(cè)結(jié)果表

    對(duì)表1數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)場(chǎng)C相避雷器的阻性電流Ir在超過(guò)0.3mA（峰值）后，增長(zhǎng)速度很快，為投運(yùn)初期的20倍，于是決定該相避雷器退出運(yùn)行，進(jìn)行解體檢查后發(fā)現(xiàn)，該相避雷器內(nèi)部應(yīng)裝配條件不合格已受潮。
若用戶按《規(guī)程》規(guī)定：在每年雷雨季節(jié)前作停電條件下直流泄漏電流試驗(yàn)，C相避雷器的缺陷可能不會(huì)及時(shí)發(fā)現(xiàn)，后果不堪設(shè)想。因此，對(duì)氧化性避雷器運(yùn)行電壓下現(xiàn)場(chǎng)帶電測(cè)試有著十分重要的意義!

2 現(xiàn)場(chǎng)干擾測(cè)試數(shù)據(jù)的影響
2.1 MOA現(xiàn)場(chǎng)帶電測(cè)試結(jié)果分析
    隨著高壓電氣設(shè)備測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，氧化鋅避雷器現(xiàn)場(chǎng)帶電測(cè)試實(shí)現(xiàn)的原理并不困難。但是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)測(cè)試數(shù)據(jù)有很大偏差。表2 為某500kV變電站氧化鋅避雷器現(xiàn)場(chǎng)帶電測(cè)試結(jié)果表。

表2  某500kV變電站氧化鋅避雷器現(xiàn)場(chǎng)帶電測(cè)試結(jié)果表 

     由表2數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，對(duì)于同型號(hào)、同批生產(chǎn)在現(xiàn)場(chǎng)呈一字排列的正常氧化鋅避雷器，在運(yùn)行情況下測(cè)得各相MOA的泄漏電流Io值相差很小，而阻性電流IR和功率損耗P卻有顯著差別，而且往往是中間相（B相）的數(shù)據(jù)居中，而A相值偏大、C相值偏小。

2.2 相間電容耦合對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的影響
    三相MOA呈直線排列時(shí)泄漏電流及相間電容耦合示意圖如圖1所示。

圖1  三相MOA呈直線排列時(shí)泄漏電流及相間電容耦合示意圖

     由圖1可見，邊相A相底部測(cè)量的泄漏電流 為 和 電流之和，即 ，其中 為A相避雷器運(yùn)行電壓 產(chǎn)生的實(shí)際泄漏電流， 可分解為容性電流 和阻性電流 ，即 ；式中 為鄰相B相與A相間的雜散電容CAB所引起的容性干擾電流，因C相距離A相較遠(yuǎn)，其影響可忽略不計(jì)。同理，C相相底部測(cè)量的泄漏電流 可以類似得出。因?yàn)锽相位置居中，A、C兩相對(duì)其的電容耦合效應(yīng)基本對(duì)稱，影響可忽略不計(jì)，從表2的數(shù)據(jù)也可以說(shuō)明此點(diǎn)。相間耦合電容對(duì)A、B兩相MOA泄漏電流影響的相量圖如圖2所示。
     現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)，MOA泄漏電流的容性電流分量是主要的，而阻性電流分量所占的比例很??；由于相間電容耦合產(chǎn)生的干擾電流不大，所以，其對(duì)容性電流分量的影響很小，而對(duì)阻性電流分量的影響較大（對(duì)功率損耗的影響也較大）。分析圖2所示MOA各電氣量的相量關(guān)系可見，B相對(duì)A相干擾，使A相底部測(cè)量的泄漏電流 比 的功率因數(shù)角減小了φ，B相對(duì)C相干擾，使C相底部測(cè)量的泄漏電流 比 的功率因數(shù)角增大了φ；亦即B相對(duì)A、C相的干擾，使A相底部測(cè)量的泄漏電流 的阻性電流分量增加了 ，而使C相底部測(cè)量的泄漏電流 阻性電流分量減少了 。

圖2  相間耦合對(duì)泄漏電流測(cè)量影響的相量圖

3 消除相間電容耦合對(duì)泄漏電流測(cè)量值影響的措施

    通過(guò)以上分析，要消除相間電容耦合對(duì)泄漏電流測(cè)量的影響可以采取兩種方法，不妨分別稱為硬件法和軟件法。
1.硬件法：在被測(cè)MOA的下端的瓷套外貼以金屬箔電極，屏蔽相間耦合電容對(duì)泄漏電流測(cè)量的影響。

圖3 修正功率因數(shù)角φ求取相量圖

2.軟件法：取邊相A相的電壓互感器 的電壓信號(hào)和邊相A、C兩相泄漏電流信號(hào)，分別測(cè)得相位角φA、φC。由圖3可知：φC－φA ＝1200＋2φ，則可得  φ＝（φC－φA －1200）／2。通過(guò)測(cè)試儀器的軟件修正功率因數(shù)角，使A相的功率因數(shù)角 ＝φA＋φ，C相的功率因數(shù)角 =φC－φ，再通過(guò)軟件計(jì)算公式可以消除相間耦合電容對(duì)MOA泄漏電流 、 及各分量的影響。
顯然，“軟件法”安全、簡(jiǎn)單可靠，在現(xiàn)場(chǎng)得到廣泛的應(yīng)用。

4. 結(jié)論
    采用可消除現(xiàn)場(chǎng)干擾的氧化鋅避雷器在運(yùn)行電壓下帶電檢測(cè)方法，比停電條件下直流泄漏電流的測(cè)試具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。氧化鋅避雷器現(xiàn)場(chǎng)帶電檢測(cè)，可以及時(shí)、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)問題，對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行有著十分重要的意義。