AI-6109氧化锌避雷器带电测试仪使用培训技巧

1、AI-6109氧化锌避雷器带电测试仪前言n由于MOA没有放电间隙，氧化锌电阻片长期承受运行电压，并有泄漏电流不断流过MOA各个串联电阻片，这个电流的大小取决于MOA热稳定和电阻片的老化程度。如果MOA在动作负载下发生劣化，将会使正常对地绝缘水平降低，泄漏电流增大，直至发展成为MOA的击穿损坏。所以监测运行中MOA的工作情况，正确判断其质量状况是非常必要的。MOA的质量如果存在问题，那么通过MOA电阻片的泄漏电流将逐渐增大，因此我们可以把测量MOA的泄漏电流作为监测MOA质量状况的一种重要手段。前言 现场对氧化锌避雷器的监测方法普遍使用直流参考电压法(进口设备一般采用交流参考电压法)和交流泄漏电

2、流法(包括全电流及阻性电流)。检测方式有停电试验、带电测试及在线监测。前言 避雷器的泄漏全电流及阻性电流是其重要性能参数，对氧化锌元件的老化及受潮较为灵敏，可以采用任意检测方式，交流系统的MOA带电测试及在线监测就是检测其泄漏全电流及阻性电流。停电试验是精度最高的测试方式，因为它可以使用屏蔽、调整电压及改变测试系统接线等多种办法消除干扰前言n即便如此，对有人值班变电站内避雷器检测也是有一定意义，已经有不少MOA被发现泄漏电流增大而避免发生事故，但也有误判的例子。介于停电试验和在线监测之间，带电测试同时兼及前两者的优缺点，因此，提高带电测试的精度对目前MOA的性能检测无疑是意义重大。1 影响影响

3、MOA带电测试精度的原因分析带电测试精度的原因分析1.1周围强电场的静电耦合对MOA带电测试的影响1.2参考电压的相位差对MOA带电测试的影响1.3系统谐波对MOA带电测试的影响系统1.4实际运行电压与MOA持续运行电压的差 异对带电测试的影响1.1 周围强电场的静电耦合对MOA带电测试的影响n许多文献对三相电压之间的静电耦合对MOA带电测试的全电流及阻性电流的影响已经做了精辟论述，这里对此不再赘述，它们也有比较一致地得到以下结论：A相泄漏全电流对A相电压的相位角受B相电压感应而变小，使A相阻性电流变大，C相泄漏全电流对C相电压的相位角受B相电压感应而变大，使C相阻性电流变小，B相的泄漏全电流

4、及阻性电流受感应电压的影响甚微，因为A、C相对B相的感应互相“抵消”，以上结论也几乎成为一般现场试验人员的普遍认知，甚至有人建议避雷器带电测试仪应基于这个结论对测试结果进行补偿1.1 周围强电场的静电耦合对MOA带电测试的影响 对于周围其他运行设备相离较远而等距一字排列布置的避雷器来说，现场的测试结果与以上结论基本吻合，但对于其他布置方式的避雷器，现场的测试结果与以上结论相差甚远，显然，以上结论是基于特定布置方式的避雷器所得出的分析结果，然而许多运行的氧化性避雷器周围的电磁场分布是比较复杂的，以上结论需要更多补充。首先，以上结论相对忽略了同相高压导体对避雷器各节下端法兰及其连接导体的静电耦合，

5、特别是对测试法兰(底节的底部法兰)的感应1.1 周围强电场的静电耦合对MOA带电测试的影响n对泄漏电流的幅值及相位都可能有不容忽视的影响，此影响与空气的湿度、成分及同相高压导体对避雷器各节下端法兰之间的距离密切相关，沿海地区带电测试的全电流及阻性电流都相对较大证明了这个影响，并且目前对运行避雷器基于安全方面的考虑无法用屏蔽方法消除这个影响，这也是带电测试的结果与停电试验结果无法等效的重要原因之一。再者，以上结论忽略了其它周围较近的运行电压对避雷器带电测试的影响，现在密集型变电站设备之间的距离比较近，甚至有更高电压等级的运行电压与被测试避雷器相距很近，因此其他周围较近的运行电压对避雷器带电测试的

6、影响要视实际情况而定，不能一概忽略。 1.1 周围强电场的静电耦合对MOA带电测试的影响n最后，因避雷器的布置分式不同造成三相之间的感应电压各有差异，以上结论也显然无法概括。总之，周围强电场的静电耦合对MOA 带电测试的影响是相对复杂的，各应避雷器所处不同实际场所而异，不可以一概而论，也不应盲目用预先设定的补偿来校正。1.2 参考电压的相位差对MOA带电测试的影响MOA带电测试取参考电压有以下2种方式：1.2 参考电压的相位差对MOA带电测试的影响n取就近的电压互感器(TV)或CVT 的二次电压为参考电压，一般测试仪都可以采用这种方式，也有部分测试仪基于安全和方便方面的考虑，全站取定一组TV或

7、CVT的二次电压为参考电压，通过无线通信办法远传给所有避雷器测试提供参考电压，如LCD.2006C.AI-6106型等测试仪就支持这种方1.2 参考电压的相位差对MOA带电测试的影响n2) 取交流220V电压为虚拟参考电压，再通过相角补偿求出参考电压，如RCD4,AI-6109型等测试仪也支持这种方式。1.2 参考电压的相位差对MOA带电测试的影响n第一方式所产生的误差主要原因是TV或CVT的一次电压与二次电压之间固有的相角差，当然采用远传方式另外增加一个误差(不考虑通信误差)，这个误差取决于参考TV或CVT与被测避雷器之间的阻抗及潮流，它们之间的阻抗及潮流越大，误差就越大，不过一般在一个站内

8、此因素的影响有限，现场的测试数据也验证了这点，但如果测试结果比较临界，就应避免采用这种远传方式取参考电压。第二种方式（取220V作为虚拟参考电压）是基于以下三个条件而选取一个虚拟参考电压的：该矢量的频率与电网的频率完全相同；矢量与电网A、B、C 三相的角差稳定；矢量的模较稳定。1.2 参考电压的相位差对MOA带电测试的影响n第二种方式取交流220 V电压为虚拟参考电压，产生的误差必须进行修正。尽管第一种方式有以上所分析的误差，但总的来说相对第二种方式它的误差还是最小的，并且是可控的，因为一般取TV或CVT计量绕组的电压，其正常角度最大误差不大，并且这个误差在投运前已经测定，若按预先测定的角度差

9、进行测试时的相角补偿，第一种方式取参考电压所产生的误差就基本可以忽略。1.2 参考电压的相位差对MOA带电测试的影响n实测证明，谐波电压是从幅值和相位两个方面来影响MOA阻性电流IRP的测量值，谐波状况不同，可能使测得的结果相差很大。而阻性电流基波峰值IRIP则基本不受谐波成份影响，因此建议现场测试判定MOA的质量状况时应以阻性电流基波峰值IRIP为准。根据谐波法原理生产的泄漏电流测量仪，由于它对MOA两端电压波形要求较高，电压中所含谐波对测量结果影响很大，如三次谐波量超过0.5%就可能使测量结果出现很大的误差，因此，在电压波形畸变、三次谐波含量较大的情况下，谐波法只能局限于同一产品同一试验条

10、件下的纵向比较。n1.3 系统谐波对MOA带电测试的影响 MOA 泄漏电流的阻性分量对其受潮、老化及内部放电故障都是比较灵敏的，测量阻性电流通常用为相位比较法和3次谐波分析法等，而阻性电流的两种测量方法都是较容易受系统谐波的影响 。3次谐波分析法就是把泄漏全电流进行傅立叶分解求出3次谐波分量，再等效计算出阻性电流，然而在直流输电中，其施加在避雷器中同样响应出3次谐波电流。3次谐波分析法从泄漏全电流分解出的3次谐波分量到底是系统电压谐波造成的还是氧化锌元件的非线性造成的，以及它们各自占的比例等问题难以求解 1.3 系统谐波对MOA带电测试的影响 甚至到底是使测量结果增大或减小都难以确定，因此，带

11、电测试用3次谐波分析法测量阻性电流引起的误差是难以控制的。相位比较法是取同相TV或CVT的二次电压做参考电压，测量出同相电压电流的相角，然后计算出阻性分量，但测量电压电流的相角通常采用过零点算法，这样系统电压的谐波分量就可能造成零点的偏移而影响相角计算，就会造成阻性电流的计算误差。1.4 系统实际运行电压与MOA持续运行电压的 差异对带电测试的影响n氧化锌元件的伏安特性是非线性的，随着外加电压的增大，伏安特性曲线的斜率不断增大，也即是泄漏电流的增长速率不断增大，当电压超过达到阈值(其额定电压)时，避雷器的电流跳跃性增长形成放电特性，电压也随之下降至残压。一般避雷器的持续运行电压和参考电压都是其

12、伏安特性的拐点，而持续运行电压比实际运行电压高，所有出厂试验及现场停电试验的全电流与阻性电流都是在持续电压下测试的，这样在实际运行电压 1.4 系统实际运行电压与MOA持续运行电压的 差异对带电测试的影响n下测得的全电流与阻性电流就难以与停电试验比较，甚至由于每次带电测试的电压不同，致使每次带电测试的结果都不好比较。因为存在固有可比性差的缺点，带电测试结果的灵敏性就较差，处于萌芽状态的MOA内部问题就难以发现，而问题过了萌芽阶段后，发展的速度都变得很快，避雷器在测试周期内发生严重问题的几率就加大，因此带电测试结果因测试电压差异造成纵向可比性差的问题是非常需要解决的问题。1.4 系统实际运行电压

13、与MOA持续运行电压的 差异对带电测试的影响根据实测数值分析，MOA两端电压由相电压(63kV)向上波动5%时，其阻性电流一般增加13%左右。因此在对MOA泄漏电流进行横向或纵向比较时，应详细记录MOA两端电压值，据此正确判定MOA的质量状况。1.5 MOA外表面污秽的影响nMOA外表面的污秽，除了对电阻片柱的电压分布的影响而使其内部泄漏电流增加外，其外表面泄漏电流对测试精度的影响也不能忽视。污秽程度不同，环境温度不同，其外表面的泄漏电流对MOA的阻性电流的测量影响也不一样。由于MOA的阻性电流较小，因此即使较小的外表面泄漏电流也会给测试结果带来误差。1.6 其他 此外，还有气候、测试仪器的技

14、术水平等因素影响着MOA带电测试，但以上所分析的5个因素是最普遍存在又最关键的因素，而目前还没有很好的措施来消除其影响，严重限制带电测试的有效性。许多专家对此做了大量的工作，基本研究方向是企图从大量的带电测试数据中总结出与停电测试等效的规律，但在没有采取新的消除干扰措施之前，不敢对此抱有乐观态度，因为目前的测试数据精度低、随机性高、可比性低，从这种基础数据上得出的规律难以符合实际，因此认为改变MOA带电测试现状的首要任务是采用消除干扰的新措施。2 提高提高MOA带电测试精度的新措施带电测试精度的新措施n2.1 对法兰及引下线进行屏蔽2.1 对法兰及引下线进行屏蔽n如果采用较好的屏蔽措施，以上所

15、述的第1个影响因素就可以较好地抑制，GIS避雷器的带电测试结果都比较稳定，并且没有相间差别，就是因为其金属外壳起了很好的屏蔽作用，但基于安全方面的考虑，在常规避雷器运行时采取屏蔽措施是不可行的，因此这必须是在避雷器制造阶段采取的措施。2.1 对法兰及引下线进行屏蔽n如果MOA制造过程中在不减弱外绝缘的条件下增加一个结构紧固的法兰屏蔽层(因为中间各节法兰屏蔽层是悬浮导体，其结构必须紧固，否则会在运行中放电和振动)，把各节法兰都进行屏蔽，并且通过带屏蔽层的引下线接到计数器，在计数器上方预留测试孔或测试端子，如图1，虚线部分为屏蔽层这样就达到了停电测试时采取屏蔽的效果，不但消除了周围强电场的静电耦合

16、影响，还基本消除了表面污秽及气候条件的影响，无论对带电测试还是对在线监测，都是颇有益处。2.1 对法兰及引下线进行屏蔽2.2 取就近TV或CVT的计量绕组二次电压为参考电压，并进行补偿 n对于这一措施的原理，12部分已做了分析，这里不再重复，但需要MOA带电测试仪器支持用户进行电压相角补偿功能，目前多数仪器都具备此功能，这样第2个影响就基本消除。2.3 对电压进行谐波分析，按电压的谐波进行谐波补偿 根据以上分析知道，带电测试的阻性电流谐波中有电压谐波激励产生的谐波分量和氧化锌非线性特性产生的谐波分量，后者是指示老化的重要参数，而前者是干扰因素应该消除。如何消除电压谐波激励产生的电流谐波分量?首

17、先，测试仪器需对电压进行傅里叶分解，取出电压的谐波分量，然后，根据各种型号避雷器电流的频率响应特性(应由MOA厂家提供，如果厂家不提供，可用氧化锌元件一般频率响应特性近似代替)进行谐波补偿，最后得出的阻性电流及其谐波分量基本是避雷器老化或受潮的信息。2.4 在避雷器的型式试验中增加伏安特性测试，为现场不同电压下的测试数据提供等效依据 如果厂家在MOA的型式试验中增加伏安特性测试，其中必须包括系统额定运行电压、持续运行电压及交流参考电压等重要点下的全电流及阻性电流，并把各种型号MOA的伏安特性曲线提供给用户(若厂家不提供，可用ZnO压敏电阻片的伏安特性代替)，这样，用户在不同运行电压下测得的数据

18、就可以根据被测避雷器的伏安特性进行插值等效至同一电压下，每次测试数据的可比性就大大加强。小结 以上所提出的4项措施中，有3项是MOA厂家应该采取的，这说明厂家如果在制造及型式试验过程中充分考虑现场带电测试的需要，MOA 带电测试的精度及有效性将比较容易得以提高。若其精度被提高，带电测试这种检测形式必将是前景广阔，因为它既不需要停电，又比较方便(不需外加电压设备)，测试周期容易缩短，如每个季度测试一次是完全可行的，这样，对MOA的监测维护基本已达到准状态检修的水平。此外，以上所提的各项措施对在线监测也是很有意义的，若相关措施被应用，也是为MOA的在线监测及状态检修积累基础。3.结论与建议nn3.

19、1.对新投运的110kV以上MOA，在投运初期，应每月带电测量一次MOA在运行电压下的泄漏电流，三个月后改为半年一次。有条件的尽可能安装在线监测仪，以便在巡视时观察运行状况，防止泄漏电流的增大。n3.2.不同生产厂家，对同一电压等级的MOA在同一运行电压下测得的泄漏电流值差别很大，不应用泄漏电流的绝对值作为判定MOA质量状况的依据，而应与前几次测得的数据作纵向比较，三相之间作横向比较。n3.3.电压升高、温度升高、湿度增大，污秽严重都会引起MOA总电流、阻性电流和功率损耗的增大，这是应该注意的。n3.4.谐波含量偏大时，会使测得的阻性电流峰值IRP数据不真实，而阻性电流基波IRIP值是一个比较

20、稳定的值，因此在谐波含量比较大时，应以测得的IRIP值为准。3.5.建议测量MOA阻性电流的单位，应根据现场和仪器的条件，加强对影响测试精度的因素进行分析，正确判断MOA运行状况，提高运行可靠性。3.6.在带电测试时，对发现异常的MOA，在排除各种因素的干扰后，仍存在问题，建议停电作直流试验，测取直流参考电压及75%直流参考电压下的泄漏电流，以确诊MOA是否质量合格。确认MOA存在质量问题，应及时与制造厂联系，以便妥善处理。3.结论与建议4.MOA质量状况的判断方法nn4.1参照标准法由于每个厂家的阀片配方和装配工艺不同，所以MOA的泄漏电流和阻性电流标准也不一样，测试时可以根据厂家提供的标准

21、来进行测试。若全电流或阻性电流基波值超标，则可初步判定MOA存在质量问题，然后需停电做直流试验，根据直流测试数据作出最终判断。4.2 横向比较法同一厂家、同一批次的产品，MOA各参数应大致相同，如果全电流或者阻性电流差别较大，即使参数不超标，MOA也可能有异常。4.MOA质量状况的判断方法n4.3 纵向比较法对同一产品，在同样的环境条件下，不同时间测得的数据可以作纵向比较，发现全电流或阻性电流有明显增大趋势时，应缩短检测周期或停电作直流试验，以确保安全。4.MOA质量状况的判断方法n4.4 综合分析法在实际运行中，有的MOA存在劣化现象但并不太明显时，从测得的数据不能直观地判断出MOA的质量状

22、况。根据我们多年现场测试经验，总结出对MOA测试数据进行综合分析的方法，即一看全电流，二看阻性电流，三看谐波含量，再看夹角，对各项参数作系统分析后，判定出MOA的运行情况。二、避雷器带电测试的重要性l避雷器是保证电力系统安全运行的重要保护设备之一。金属氧化锌避雷器是目前应用最为广泛的一种避雷器，具有高能量吸收力、保护性能稳定、残压低的特点，能满足电网的绝缘要求。 n金属氧化锌避雷器阀片受潮、老化以及经受热和冲击破坏会引起故障，严重可能会导致变电站母线短路，影响系统安全运行。目前，对金属氧化锌避雷器的可靠测试已成为一个引人注目的问题，从历年高压避雷器出现的事故分析可知，由于MOA内部受潮是引起事

23、故的主要原因之一。为了及时获知MOA的运行状态，因而开展金属氧化锌避雷器的带电测试与在线监测显得尤为重要. l当前，MOA 检测的主要手段有：有停电试验、带电测试及在线监测。 l停电试验的周期相对较长，一般1年或以上，在试验周期内发生问题的几率就增大，不能及时获得MOA的状态；n在线监测对大型设备已经开始推行，但对避雷器基于成本比例的关系，目前只是在放电计数器内加装了简单的泄漏电流表，精度及灵敏度难以达到要求。l介于停电试验和在线监测之间，对MOA进行带电测量比较实用。三、 AI-6109用途及功能n3.1 用途 n用于氧化锌避雷器(MOA)泄漏电流的测量分析，主要目的是测量MOA的阻性电流，

24、由此判断MOA受潮和老化程度。即可用于现场带电测量，也可用于试验室做出厂和验收试验。n操作简单，测量数据丰富。仪器还配有可充电电池、日历时钟、微型打印机，能存储100次测量数据并能将数据传送到计算机处理。 n3.2 AI-6109功能 n同时测量三相MOA，能自动补偿相间干扰。n无线或有线传输参考电压。可使用三相、单相或B相接地的PT二次电压。用PT二次电压做参考（二次法）测量阻性电流。这是目前精确度最好的方法。n可以使用检修电源或任何220V电源电压做参考，使用更加安全。n可采用电场强度信号做参考（感应板法）。用一个安放在B相MOA底座的感应板提供母线电压的相位信息，以分解阻性电流。带电测量

25、时，这种方法的测量精度接近二次法，且操作安全、方便、快速。 3.4 MOA6109主要特点n可同时测量三相MOA的阻性电流，并自动补偿相间干扰，也可以单相测量。n无线传输参考电压，节省了收放电缆的时间。仪器也支持有线传输参考电压方式。n支持三相、单相或B相接地的PT二次电压。如果不是待测相的参考电压，仪器会自动选择合适的补偿角度。n使用检修电源或任何220V电源电压做参考，使用非常安全。仪器会自动补偿合适的角度。n特有的感应板替代PT二次电压测量技术，使测量更安全快捷。n全数字波形分析，配合高速微处理器，实现精确稳定地测量。n所有测量均可以在实验室模拟、验证和校准。n外置电压隔离器，双重隔离，

26、更加安全可靠。n仪器操作简便。汉字菜单，测量数据丰富，并能显示波形。n 带背光的大屏幕液晶显示器，白天夜间均能清晰观察。n 仪器内含充电电池，方便现场使用。n 自带日历时钟、热敏打印机，能存储100次测量数据。n 带计算机接口，可把测量数据传送到计算机进行数据处理和报表输出。四、技术指标n总泄漏电流测量范围：010mA有效值，50Hz / 60Hzn准确度：(读数5%+5uA)n阻性电流基波测量准确度：(读数5%+5uA)n阻性电流基波测量准确度（电流法）：(读数15%+5uA)n电流谐波测量准确度：(读数10%+10uA)n电流通道输入电阻：2n参考电压输入范围：25V250V有效值，50H

27、z / 60Hzn参考电压测量准确度：(读数5%+0.5V)n电压谐波测量准确度：(读数10%)n参考电压通道输入电阻：300kn电场强度输入范围：30kV/m300kV/mn电场强度测量准确度：（读数10%）n电场谐波测量准确度：(读数10%)五、氧化锌避雷器的带电测试原理n n 金属氧化锌避雷器运行参数可简化等效为一个可变电阻和一个不变电容的并联电路n n IxIcIrUIxIcIrUn在交流电压作用下，避雷器的总泄漏电流包含阻性电流（有功分量）和容性电流（无功分量）。在运行情况下，流过避雷器的主要电流为容性电流，而阻性电流只占很小一部分，约为10%25%左右。但当内部老化、受潮等绝缘部件

28、受损以及表面严重污秽时，容性电流变化不多，而阻性电流却大大增加，因此通过测量MOA 阻性电流的变化，就可以了解氧化锌避雷器的运行状况。 n金属氧化物在运行中的劣化主要是指电气特性和物理状态发生变化，这些变化使其伏安特性漂移，热稳定性破坏，非线性系数改变，电阻局部劣化等。一般情况下这些变化都可以从避雷器的如下几种电气参数的变化上反映出来：n（1） 运行电压下，泄漏电流阻性分量峰值的绝对值增大n（2） 在运行电压下，泄漏电流谐波分量明显增大n（3） 在运行电压下的有功损耗绝对值增大n（4） 在运行电压下的泄漏电流的绝对值增大，但不一定明显n现场测量时，一字排列的避雷器，中间B相通过杂散电容对A、C

29、泄漏电流产生影响：A相减小2左右，阻性电流增大；C相增大2左右，阻性电流减小甚至为负；B相基本不变，这种现象称相间干扰。相间干扰是影响MOA带电测量的主要因素。目前还没有有效的手段来排除相间干扰。结论劣差中良优有干扰074.997576.997779.998082.998387.9988根据角对MOA性能分段评价表此表是根据现场经验总结出来的，以供参考。六、PT参考电压法接线图n要点n取全电流：单相MOA接A(黄)通道，三相对应A(黄)B(绿)C(红)。n取参考电压：单相参考电压接隔离器A(黄)通道，三相对应接A(黄)B(绿)C(红)。n 如用感应板总是放到B相MOA底座。n为减少隔离器耗电，

30、可以采用有线传输方式，应关闭发射开关。n隔离器不插信号插头无法通电。无线传输要先插天线后开发射开关。隔离器放到PT端子箱上比放到地面上能增加发射距离。n主机和隔离器都可以边充电边工作。但是不要在充电指示灯闪烁时工作。n连接PT电压的电线上都有100mA保险管，不要用其它规格保险管或导线代替。n仪器只能用于低压小电流测试，所有引线必须远离高电压。如果仪器指示信号过低，可检查有关连线是否正确或连接是否可靠。n如果角度不正确，可能连接的PT与所测量的MOA是不是同一相，或者连接PT的红黑夹子接反，或者补偿角度不合理。PT端子箱取参考电压PT端子箱取参考电压:取单相PT端子箱取参考电压:取三相，更准确

31、一些PT法现场测量数据，参考电压60.79V七、检修电源箱参考电压法n从PT端子箱取二次参考电压，这种操作方法比较繁琐，具有较大的安全风险，同时又需要保护人员配合，增加了相关班组的工作量。n因此在对MOA进行带电检测中，可以利用检修电源电压替代PT端子作为参考电压，既能有效消除安全风险，又节省人力资源，不再需要保护人员的配合。n系统电压互感器端子箱是Y/-11接线方式，检修箱内检修电源是/Y-11接线方式，二者角差为30，所以由以上推断，进行避雷器阻性电流测试只需要取流过避雷器计数器的泄漏电流和检修电源箱内电压进行测试。自行修改取参考电压的角度，就更方便进行避雷器阻性电流测试，避免了通过取电压互感器端子箱内二次参考电压的误碰、误接线存在的风险，同时又节省了人员资源。理论基础:n经过现场实际测量发现，采用PT参考和和检修电源参考法，二者之间不是完全相差30 ，一般在25 35 之间，这样就会引起测量偏差。为了消除这个偏差，可先用PT参考法测量一次，再用检修电源法测量一次，二者的角度相减，作为补偿角度进行正负补偿。因系统电源相对稳定，只要是主变不换，这个角差基本不变，这个补偿角度可长期使