在电力系统的过电压保护设计中,氧化锌避雷器以其优异的非线性伏安特性和快速响应能力,构成了抵御雷击及操作过电压冲击的“最后防线"。其核心是内部的金属氧化物电阻片(MOA),在正常运行电压下呈现阻性,仅通过微安级的泄漏电流;当过电压来袭时,则迅速转为低阻态,释放能量。然而,长期承受工作电压、频繁的过电压冲击及环境因素(如受潮、污秽)可能导致电阻片发生缓慢劣化——表现为在运行电压下泄漏电流的增大,特别是其中与绝缘状态直接相关的阻性分量增加。持续监测这一微小的电流信号,或在离线状态下进行诊断性测试,已成为及时发现避雷器早期缺陷、防止“防线失守"导致严重故障的核心方法。一台能够精确测量全电流、分离阻性与容性电流分量,并提供趋势分析功能的氧化锌避雷器综合测试仪,正是实现这一方法的标准工具。
一台专业的综合测试仪,致力于在复杂电磁环境下捕捉并分析反映MOA阀片内在状态的微弱电气信号。
对于停电预防性试验或不带电的离线诊断,仪器通常提供基于参考电压的“三相相量分离法"测量。测试时需对避雷器施加一个接近运行电压的试验电压,同时监测三相的全电流。仪器通过高精度的模拟测量通道和数字信号处理技术,运用内置算法,将总泄漏电流(Ix)实时分解为与电压同相位的阻性电流(Ir)和超前电压90度的容性电流(Ic)。它能精确给出阻性电流峰值的基波分量、三次谐波分量等具体数值,这是评估阀片老化程度和受潮程度的核心参数。
而在带电运行状态的在线监测方面,功能完善的系统同样具备评估能力。通常采用基于PT二次电压同步采样的谐波分析法。系统同步采集三相避雷器末端引下线电流(或监测装置信号)及系统二次电压。由于运行电压可能存在谐波或波形畸变,算法能够从复杂的信号中提取出与阻性电流密切相关的基波、三次及更高次谐波分量,从而在不需要断电的情况下评估各相避雷器的状态。这类在线或周期性带电测量数据,可以形成历时趋势曲线,更灵敏地反映出早期、细微的性能劣化趋势。
此外,系统的智能化和便捷性同样重要。一体化设计的仪器通常包含数据存储、历史比对、超限报警和标准报告生成等功能。通过有线或无线方式获取PT电压信号的方案也日益成熟,为用户提供更灵活的测试配置选择。
通过对比分析数据,综合测试仪能够揭示单台避雷器性能与标准曲线或横向比较基准之间的微小偏差。华中地区一座投运约八年的220kV变电站,在年度秋季检修前的带电普测中,试验人员使用一台氧化锌避雷器综合测试仪,对全站所有110kV及以上电压等级的避雷器进行了数据采集。
测试结果显示,绝大多数避雷器的阻性电流及三相之间数据均衡,且与往年历史数据对比未见明显变化。然而,在110kVⅡ母线C相的一组避雷器测量时,测试报告显示其全电流虽未超标,但其阻性电流的基波分量较上一年同期测试值增加了约45%,且明显高于本站同型号、同相别的其他两组母线避雷器(A、B相)。尽管该数值距离规程中的注意值和危险值仍有距离,但其增长趋势和横向不均衡性已构成明显的“告警信号"。
试验班组立即将该情况记录为重点关注隐患,并建议尽快安排停电机会进行精确的直流参考电压和泄漏电流测试以做最终判断。一个月后,结合母线检修计划对该相避雷器停电检查。使用综合测试仪的直流分量测量模式进行校验,发现其0.75倍直流参考电压下的泄漏电流略有增长,结合带电测试数据,综合诊断为避雷器内部MOA阀片存在早期老化迹象,不排除轻度受潮的可能。为避免在未来一次强烈的过电压冲击下发生故障,站内随即对该相避雷器进行了更换。后续对返厂解体产品进行分析,确认了部分阀片存在性能衰减的推测。这次监测,凭借对阻性电流分量及其历时趋势的精确追踪,成功在设备失效前实现了预测性更换,有效规避了潜在的线路跳闸和设备损坏风险。
用户对测量数据及设备提供者的信任,需要建立在可验证的基础之上。武汉特高压电力科技有限公司在内部运营中,遵循并实施了一套旨在保证产品设计与生产过程一致性和可靠性的管理规程,并获得了相应认证。
具体到氧化锌避雷器综合测试仪,其测量结果的公信力,直接依赖于其电气测量通道的准确性。仪器的核心指标,包括微小电流的测量分辨率与线性度、交流信号的波形保真度及相位测量精度,需要根据国家或行业制定的计量检定规程,定期送交拥有相关标准装置和专业资质的法定或计量机构进行校准,并获取校准证书。这确保了测试数据的科学性与有效性。同时,针对提高微弱电流采样抗干扰能力、优化相量分离算法、开发智能化数据分析软件等具体技术挑战,公司开展的研发活动也体现在其所获得的由国家知识产权机构的实用新型和计算机软件著作权登记证书中。这些来自质量体系、计量溯源与知识产权体系的第三方确认,与该系列设备在多地电网检修部门、发供电企业中长时间累积形成的、被记录和验证的使用成效共同印证,构建了相对客观的专业评价依据。
引入并应用专业的氧化锌避雷器综合测试仪,标志着一种从“事后更换"向“事前预判"转变的设备管理思路。它将避雷器从静态的保护装置转变为一个其内部绝缘状态可被定期量化和动态追踪的主动管理对象。通过捕捉阻性电流这一“健康指标",能够更早发现阀片的绝缘性能老化与受潮。对于负责大量避雷器设备健康管理的电网企业、大型厂矿企业以及相关电力科研检测单位而言,采用此类数据驱动型的状态评估方案,能够更加主动地安排维护策略,是提高系统运行可靠性、实现资产精益化管理的具体体现,也是保障电力输送与供应安全的应有之举。


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