一种避雷器在线监测仪性能实地校验装置的研究与应用

【摘要】目前，对避雷器在线监测仪的检测校验，只能通过常规的避雷器放电计数器对动作次数进行检测校验，对于监测仪的电流精度，工作现场则是一直无法开展检测校验。本文根据脉冲电流和工频电流产生原理，通过自行组装元器件，研制一种避雷器在线监测仪性能实地校验装置。该装置简单、轻便和实用，能在现场迅速对避雷器在线监测仪的电流精度作出校准和动作次数作出检验。

【关键词】避雷器在线监测仪;校验测试装置;漏电电流;动作次数

引言

现在传统的避雷器放电计数器校验仪只能对避雷器在线监测仪的动作次数进行检测校验，工作现场无法检测其电流精度，电网系统内曾多次发生因避雷器内部受潮、绝缘降低引起的爆炸事件。因此，非常有必要对避雷器在线监测仪的工作状况进行检测，保证监测仪指示动作次数和泄漏电流正确，准确地反映避雷器的运行状况，保障人员的安全与设备的健康。目前，对避雷器在线监测仪的检测和校验，只能通过常规的避雷器放电计数器对动作次数进行检测，对于监测仪的电流精度，工作现场则是一直无法开展检测校验，试验通常是在离线情况下进行的，即首先将在线监测仪从接地回路中拆离开来 然后对独立的在线监测仪进行试验判断它的性能是否良好，这样的试验需要将监测仪从正在运行的避雷器接地回路中拆离开，不仅工作需要考虑一定的安全因素，并且需要耗费相当的检修力量。

本文根据脉冲电流和工频电流产生原理，通过自行组装元器件，研制一种避雷器在线监测仪性能实地校验装置，该装置简单、轻便和实用，能在现场迅速对避雷器在线监测仪的电流精度做出校准和动作次数做出检验，实现了在线监测仪的现场校验试验，并且可及时准确地更换已经损坏的监测仪，避免错误地更换了本身正常的价值较高的监测仪，节约了生产成本，且提高操作人员的安全性。

1.避雷器在线监测仪校验装置的研制

1.1 校验测试装置原理

该装置包含两个功能模块，一是脉冲电流输出模块，能够输出≥100A（8 / 20μs）的冲击电流，利用输出的冲击电流测试动作次数。二是标准工频电流产生模块，能够输出 1mA-5mA（最大值，负载小于500Ω）±3%的交流电流，并安装有高精度电流表头且可调节输出电流幅度，利用输出的数值现场实地校验避雷器在线监测仪通过泄漏电流的变化。为了实现上述功能，需要使用高精度电流表并联在在线监测仪接避雷器端与接地端，测量从监测仪分流下来的泄漏电流。为了能够最大程度在在线情况下准确测量出避雷器的泄漏电流，并联的高精度电流表内阻必须远小于监测仪的内阻，通过比较高精度电流表测量的电流值与在线监测仪本身反映的电流值是否相近，从而判断出避雷器在线监测仪本身的好坏。避雷器在线监测仪校验测试装置原理图如图1所示。

图1 在线校验测试装置原理图

此装置由变压器、整流滤波电路、调节和显示、功能切换开关以及供电模块五部分组成。变压器输入220V，输出500V;整流电路为桥式整流电路，使输出电压波动小且提高了变压器的效率;滤波为铁壳封装的大容量滤波电容，使输出的直流更加平滑;调节电位器选用美国进口伯恩斯大功率多圈精密电位器，精度高且线性好;显示部分采用高精度四位半液晶表头，显示清晰且精度高。脉冲电流模块原理图如图2所示。

图2 脉冲电流产生模块原理图

图2中供电电压经变压器后输出电压U2=500V，进过三相整流桥后UL的值为：

（1）

设置开关管的导通角，由公式（1）可得：UL=585V，RL=5.58则可以得到输出峰值为100A的脉冲电流。

标准工频电流模块原理图如图3所示。

图3 标准工频电流模块原理图

如图3所示供电电压经过变压和整流桥电路后输出的电压由公式（1）可得Ud=585V。经过逆变电路后的输出交流电压为：

（2）

开关管的开关频率为20kHz，则由公式（2）可知，逆变电路的输出电压为：

U0=500V                                                                 （3）

（4）

功能转换通过漏电电流检测开关和放电计数开关实现，闭合其中一个开关实现相对应的功能，需注意的是同时只能闭合一个开关或者两者均断开。电位器实现脉冲电流大小调节的功能。变压器次级侧所接开关为供电电源开关。

1.2 并联高精度电流表头的选用

为了实现现场实地的对避雷器在线监测仪漏电电流的检测，可以将高精度电流表头并联在在线监测仪的接避雷器端和接地端，从而测量从监测仪分流出来的漏电电流。高精度电流表头的选择首先要求是表头内阻远远小于在线监测仪的内阻，其次要求具有较高的测量精度。综上考虑，本文选择YJ-500A（0.1）型号的液晶高精度电流表头。

2.避雷器在线监测仪校验装置检测

由于密封不良，动作计数器在运行中可能进入潮气或水分，使内部元件锈蚀，导致计数器不能正常动作[4]，所以《电力设备预防性试验规程（DLIT596-1996）》规定，每年应检查1次。现场检查计数器动作的方法有直流法、交流法和标准冲击电流法。其中以标准冲击电流法最为可靠。标准冲击电流法的原理为，将冲击电流发生器发生的8/20μs、100A的冲击电流波作用于动作计数器，若计数器动作正常，则说明仪器良好，否则应解体检修。例如2013年我局曾用此法总共对27只计数器进行检测，其中有3只不动作，解体发现内部元件受潮、损坏。根据《电力设备预防性试验规程（DLIT596-1996）》规定，在每年雷雨季前以及必要检修时间时对漏电电流和放电计数器进行检测，检测要求为：

（1）测量直流1mA电压（U1mA）及0.75U1mA下的泄漏电流：U1mA实测值与初始值或制造厂规定值比较，变化不应大于±5%;0.75U1mA下的泄漏电流不应大于50μA。

（2）连续测试3～5次，每次应正常动作，每次测试时间的间隔不少于30s，测试后计录器应调到零[5]。检测装置面板示意图如图4所示。

图4 检测装置面板示意图

检测步骤：

（1）将检测装置输入端与避雷器监测仪两端相连（连结线要尽量短）。放电次数检测时，红色端接上端，黑色端接地，并按下动作次数检测按钮（绿色按钮）;泄漏电流检测时（1mA-5mA），红色端接上端，黑色端接地，并按下泄漏电流检测按钮（黄色按钮）且断开动作计数按钮，通过电流调节旋钮调整输出电流大小。

（2）将电源线接好后，检查检测装置接线是否正确，确认无误后即可开始试验。

（3）合上电源开关（红色开关），待电压稳定（600V左右）后，即可开始校验。

（4）按下测量键，输出电压立即下降，此时可观察避雷器监测仪的动作情况或泄漏电流值。

（5）如需多次试验，可待输出电压达到稳定值时，再按测量键，观察避雷器监测仪的动作情况或电流值。

（6）检验完毕后，立即关掉电源，待输出电压完全回零时，才能拆除接线。

（7）如按检验键，输出电压没有下降，应关掉电源，待电压指示回零后，检查是否回路有断点，或者是避雷器监测仪不适合技术指标中规定的型号。

注意事项：

（1）拆除接线时，若输出电压没有回零，操作人员不能碰测试线非绝缘部分，以免造成人身事故。

（2）被试品不允许带电进行测试。

3.检测效果及分析

根据GB11032-2000交流无间隙金属氧化物避雷器的检修标准，本文研制的避雷器在线监测方法校验测试装置的测试结果：

（1）漏电电流检测结果：110kV电压等级现场检测仪并联高精度电流表头所测电流值与避雷器在线监测仪所测电流值基本一致;220kV电压等级两种测量电流有较大误差;500kV电压等级时两测量电流误差与220kV相比进一步增大。

（2）在110kV、220kV、500kV三种电压等级场地中在模拟雷击试验，避雷器监测仪均能正确动作反应过电压次数。

（3）由实地校验结果（1）和（2）可知，现场电压等级对于漏电电流的现场检测有较大的影响而避雷器监测仪的现场检测在不同现场电压等级下均能正确反应过电压次数。

4.结论

本文所研制的高电流精度的避雷器在线监测仪校验测试装置与传统校验装置相比较有如下的创新：

（1）线性功放模块的高稳定和高可靠性设计;

（2）输出电流波形标准，电流参数稳定准确，达到国家相关标准;

（3）现场实地简便地对避雷器监测仪的动作次数作出检验和电流精度作出校准，对避雷器的运行质量及时给出可靠的数据，防止事故的发生。

（4）及时准确地判断避雷器监测仪的性能，避免错误地更换，节约生产成本。

综上所述，本装置能简便有效地对避雷器在线监测仪的工作状况进行检测，保证避雷器监测仪指示动作次数和泄漏电流正确，准确地反映避雷器的运行状况，保障人员的安全与设备的健康。

参考文献

[1]张振洪，臧殿红.氧化锌避雷器在线监测方法的研究[J].高压电器，2009，45（5）.

[2]陈中楣，吴英俊，刘帅.基于高精度电流表的避雷器在线监测仪校验装置的研制与应用[J].工业控制计机，2012，5：120-122.

[3]黄立才，江传学.氧化锌避雷器在线监测仪无指示的检查处理[J].湖北电力，2005，29：32-34.

作者简介：倪惠浩（1985—），男，广东江门人，变电检修技师，主要从事110 kV及以上变电站一次电气设备的检修、维护工作。