金屬氧化物避雷器狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展

鐘榮生 戴美勝

摘 ?要：在金屬氧化物避雷器運(yùn)行過程中，為了最大限度地保證其安全性，需要在運(yùn)行之前對(duì)避雷器的效果進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)過程包括帶電監(jiān)測技術(shù)試驗(yàn)和在線監(jiān)測技術(shù)試驗(yàn)。該文針對(duì)這2種監(jiān)測技術(shù)現(xiàn)狀展開了具體的闡述，并對(duì)金屬氧化物避雷器狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展做出了分析，分別從溫度測量法、避雷器設(shè)計(jì)技術(shù)、罐式避雷器技術(shù)、瓷套避雷器技術(shù)以及復(fù)合外套型避雷器技術(shù)方面展開具體的論述。

關(guān)鍵詞：金屬氧化物;避雷器狀態(tài);監(jiān)測技術(shù)

中圖分類號(hào)：TM206 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

20世紀(jì)80年代以來，已經(jīng)有大量的高壓MOA投入電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)中，將MOA技術(shù)應(yīng)用在電網(wǎng)運(yùn)行中，取得了比較理想的效果，大多數(shù)的電網(wǎng)都能夠保證良好的運(yùn)行狀態(tài)，但是由于MOA技術(shù)投入運(yùn)行的時(shí)間較長，隨著時(shí)代的變遷，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)明顯跟不上電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的步伐，并且在長年的使用中，避雷器的運(yùn)行也已經(jīng)出現(xiàn)了嚴(yán)重的老化現(xiàn)象，非線性特性也受到了一定的影響，因此在電網(wǎng)運(yùn)行的過程中，對(duì)避雷器的性能檢測顯得越來越重要。

1 金屬氧化物避雷器狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的現(xiàn)狀

1.1 帶電檢測技術(shù)現(xiàn)狀

帶電檢測的目的主要是檢測是否有泄漏電流，同時(shí)對(duì)阻性分量進(jìn)行試驗(yàn)，分別采取的2種方法是補(bǔ)償法和數(shù)字諧波分析法。補(bǔ)償測試法的實(shí)施是采取去掉容性電流分量的方法，要運(yùn)用LCD-4型號(hào)的電子測量儀進(jìn)行測量，雖然這種測量方法得到了廣泛應(yīng)用，但是仍存在比較明顯的弊端，它的測量結(jié)果雖然直觀，便于進(jìn)行電流泄漏的判斷，但是在現(xiàn)場進(jìn)行測量的時(shí)候，還是難免會(huì)造成干擾，如何安全的選擇參考電壓，有效地排除相見干擾作用和系統(tǒng)諧波干擾等問題是如今在試驗(yàn)過程中遇到的最大問題。而數(shù)字諧波分析法，主要分為基波和三次諧波法，在測量的過程中，一旦系統(tǒng)中的諧波較大，對(duì)測量結(jié)果造成的干擾也是比較嚴(yán)重的，從而會(huì)出現(xiàn)較大的誤差。

1.2 在線監(jiān)測技術(shù)現(xiàn)狀

目前在電力系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，采取的MOA檢測技術(shù)手段還處于初級(jí)階段，很多的技術(shù)設(shè)計(jì)也處于待完善的階段，尤其是數(shù)字傳感技術(shù)，在運(yùn)行監(jiān)測中提取的狀態(tài)參數(shù)十分不理想，出現(xiàn)的誤差率較大，而現(xiàn)在應(yīng)用的最為廣泛的方法是測量接地引下線上通過的泄露全電流，但是在此種測量方法的運(yùn)行中，也僅針對(duì)于早期老化現(xiàn)象，對(duì)老化的程度靈敏度不夠。而且這種測量方法在現(xiàn)場測量中經(jīng)常出現(xiàn)失誤，因此無法達(dá)到現(xiàn)階段的在線監(jiān)測技術(shù)要求。而將光纖取樣技術(shù)引入進(jìn)來，作為檢測全程的電流，有效解決了在監(jiān)測電壓過程中的高壓隔離現(xiàn)象和遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)等問題，并且在檢測的過程中，用于泄漏電流時(shí)的報(bào)警功能，相對(duì)靈敏度要差一些。

2 金屬氧化物避雷器狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展

2.1 基于溫度測量法

MOA在運(yùn)行的過程中對(duì)能量的吸收會(huì)受到老化和受潮現(xiàn)象的影響，從而在很大程度上會(huì)引起溫度的變化，在電壓正常運(yùn)行的情況下，MOA對(duì)能量的吸收會(huì)大于能力的消耗，這時(shí)溫度變化也不大，但是在運(yùn)行的過程中，有電壓經(jīng)過時(shí)，溫度會(huì)迅速上升，但是隨著電壓的降低，其溫度也會(huì)逐漸降低。但是如果遇到了老化和受潮現(xiàn)象，溫度又會(huì)上升。雖然采用溫度測量方法不是最直觀了解運(yùn)行狀態(tài)的最佳手段，但是MOA運(yùn)行狀態(tài)綜合參數(shù)會(huì)受到溫度的影響，通過溫度可以對(duì)MOA的狀態(tài)進(jìn)行初步判斷，它是一種最快速和最簡單的方法。

2.2 避雷器設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展

避雷器設(shè)計(jì)主要包括2個(gè)部分，分別是電氣性能設(shè)計(jì)和機(jī)械性能設(shè)計(jì)，電氣性能設(shè)計(jì)的原則是對(duì)避雷器實(shí)現(xiàn)電位控制，只有做好電位控制，才能夠使電力的分布均勻、平穩(wěn)，從而達(dá)到電場強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的要求。在傳統(tǒng)的避雷器設(shè)計(jì)中，主要是借助電路計(jì)算的方法來實(shí)現(xiàn)電力的均勻分布，并采用電流法通過驗(yàn)證。之后又升級(jí)到使用二元電場解析軟件進(jìn)行電廠的分析測算，同時(shí)利用氖燈管，對(duì)避雷器中的電阻片電位進(jìn)行測量，這種測量的方法一直延續(xù)到20世紀(jì)90年代，但是這些技術(shù)在運(yùn)用時(shí)還是略顯粗糙，工作量也較大。因此如今很多世界上的著名生產(chǎn)廠家運(yùn)用的都是三維電場解析軟件進(jìn)行電場的分析計(jì)算，該軟件的運(yùn)用能夠?qū)Ψ蔷鶆螂妷涵h(huán)做出有效分析，對(duì)其他介質(zhì)的影響作用測算得也較為精確。

2.3 罐式避雷器技術(shù)的發(fā)展

在現(xiàn)階段的發(fā)展中，以卓越技術(shù)領(lǐng)先的SF，它的氣體為絕緣介質(zhì)的氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備，即罐式避雷技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)具有占地面積小、無需維護(hù)及可靠性的顯著優(yōu)點(diǎn)，得到了業(yè)界人士的廣泛推崇，在避雷器監(jiān)測技術(shù)項(xiàng)目中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。但是隨著電壓等級(jí)越來越高，為了與之相匹配，避雷器的體積也在不斷增長，例如在330 kV以上的電壓中，與之相配套的避雷器芯體需要采取單柱結(jié)構(gòu)，因此通常避雷器會(huì)設(shè)計(jì)得十分高。為了有效地避免高度問題，高梯度電阻片的出現(xiàn)使800 kV以下的罐式避雷器的芯體都能夠采用單柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)也使避雷器的結(jié)構(gòu)構(gòu)造變得更為簡單合理，而且因?yàn)轶w積的縮小為運(yùn)輸過程也提供了極大便捷。

2.4 瓷套避雷器技術(shù)的發(fā)展

對(duì)于30 kV以上的電壓等級(jí)，在電力運(yùn)行的過程中避雷器的芯體十分容易受到地雜散電容的影響，導(dǎo)致在點(diǎn)位分布不均勻，避雷器的上部電阻片要承擔(dān)超過自身承受能力的電壓，電阻承受巨大的電壓，其結(jié)果就是加速電阻片的劣化，不能保證電阻器的質(zhì)量，則避雷器也會(huì)在運(yùn)行的過程中損毀。為了解決這個(gè)問題，瓷套避雷器技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，瓷套避雷器的結(jié)構(gòu)可以將500 kV避雷器的電壓實(shí)現(xiàn)均勻分布，并將其控制在15%以內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)有2個(gè)優(yōu)點(diǎn)。1）減小瓷套直徑，提高避雷器質(zhì)量。2）減少零部件，使結(jié)構(gòu)簡化，提高可靠性。

2.5 復(fù)合外套型避雷器技術(shù)的發(fā)展

瓷套配電型避雷器在運(yùn)行過程中，其中的不帶壓力釋放裝置具有故障率高的缺點(diǎn)，在運(yùn)行故障發(fā)生時(shí)瓷套還易發(fā)生爆炸?；谶@些運(yùn)行中的缺點(diǎn)，國外具有先進(jìn)技術(shù)的公司在20世紀(jì)70年代研發(fā)了復(fù)合型避雷技術(shù)，此種技術(shù)在運(yùn)行的過程內(nèi)部不易受潮，具有低電壓避雷群套，安全性高，而且外形體積小，重量輕，在使用過程中十分方便，而且其耐污性能較高，因此復(fù)合外套型避雷技術(shù)一經(jīng)研發(fā)就具有十分廣泛的應(yīng)用空間，目前在世界各國的發(fā)展速度都很快。就目前的技術(shù)水平，我國的電站性避雷器已經(jīng)研制到了220 kV高壓以上，同樣具有體積小、便于安裝的優(yōu)點(diǎn)，將其安裝在輸電線路桿塔上，可以很大程度地提高線路的避雷水平。

3 結(jié)語

綜上所述，無間隙金屬氧化物避雷器監(jiān)測技術(shù)的成功研制和推廣，在電力系統(tǒng)電壓保護(hù)方面的作用最為突出，可以說是一項(xiàng)實(shí)用價(jià)值極高的科研成果。這項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)，成功地使電力系統(tǒng)中的電壓防護(hù)技術(shù)向前邁進(jìn)了一大步，有效提高了電壓防護(hù)技術(shù)的水平。隨著電阻片性能的不斷完善和技術(shù)的不斷進(jìn)步，使如今的避雷器變得外觀更為小巧、操作簡單，監(jiān)測技術(shù)也顯著提升，從而使避雷器在電力運(yùn)行的過程中充分地將保護(hù)性能和防護(hù)性能發(fā)揮出來，以實(shí)現(xiàn)最佳的發(fā)展效果。

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