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摘 要：避雷器是保证电网安全运行的重要设备之一，变电站内使用的避雷器均需在雷雨季节来临前进行一次预防性试验以证明避雷器的电气性能良好，可以正常运行，能保证供电系统安全运行。考虑电网供电可靠性要求的不断提高，常规避雷器预防性试验需停电进行，很难开展，氧化锌避雷器带电测试的研制使用为解决这一难题提供了新的途径。
关键词：氧化锌避雷器；阻性电流；容性电流
一、原理
氧化锌避雷器是用氧化锌阀片叠装而成的，可以完全消除间隙。当施加较低电压时，晶界层近似绝缘，电压几乎都加在晶界层，流过的电流为微安级；当电压升高时，晶界层由高阻变为低阻，电流剧增。
运行状态的氧化锌避雷器，在运行电压下的总泄漏电流包括阻性电流和容性电流。在正常情况下流过金属氧化物避雷器的主要为容性电流，阻性电流只占很小的一部分，约为10%-20%。研究表明氧化锌避雷器的内部受潮、内部原件绝缘不良、阀片严重老化及表面严重污秽时，容性电流变化不多，而阻性电流却大大增加。因此监测运行情况下的泄漏电流尤其是阻性电流可以有效地反映氧化锌避雷器的绝缘状态。当避雷器污秽严重或受潮，结果为阻性电流的基波成分增长较大，谐波的含量增长不明显。当避雷器氧化锌阀片老化时，结果为阻性电流谐波的含量增长较大，基波成分增长不明显。当避雷器发生均匀劣化时，底部容性电流不发生变化；发生不均匀劣化时，底部容性电流增加。避雷器有一半发生劣化时，底部容性电流增加最多。
根据以上原理，测试运行电压下氧化锌避雷器的泄露全电流、阻性电流、功率损耗、谐波电流就可以判断氧化锌避雷器自身的变化情况。
二、测试方法
氧化锌避雷器带电测试仪需测量电压、电流信号，通过软件分别计算容性分量、阻性分量（基波、谐波）。电流采样是将仪器的电流回路传入避雷器接地引线取得电流信号；电压取样从系统电压互感器的计量端子取得电压信号。
图1 系统框架示意图
图2 电流取样示意图
三、数据分析
（一）、判断标准
《电力预防性试验规程》的规定，每年雷雨季节前应测量氧化锌避雷器运行电压下的全电流，阻性电流和功率损耗，测量值与初始值有明显变化时应加强监测，当阻性电流增加一倍时，应停电检查。
这条规定还是比较笼统的，通过现场测试和应用，对这条规定做以下补充：
1）正常避雷器的相位角在80度以上，当功率因数角小于80度时应停电检查。
2）阻性电流基波含量正常情况应大于各次谐波电流，如果谐波电流增大，超过基波电流或谐波电流含量增加1倍，基波电流增加不明显时，是避雷器氧化锌阀片老化，应停电检查。
3）阻性基波电流与初始值相比有明显变化，而谐波电流变化不明显时，可能是避雷器污秽严重或受潮，基波电流增加一倍时，应停电检查。
4）全电流明显增大，而阻性电流没有变化的情况可能是绝缘脏污造成，应将绝缘擦拭干净进行试验，如果全电流仍然增大，说明是外部绝缘老化或破损造成，
5）同一个厂家相同型号同批次的避雷器测试参数相差不大，因此不仅可以与历史数据比较来判断避雷器运行状况，还可以横向比较同批次的避雷器测试参数来判断避雷器的运行状况。
6）从上面的测试原理可以看出，仅仅以观察总电流的变化情况来确定氧化锌避雷器阻性电流的变化情况是困难的，只有将阻性泄漏电流从总电流中分离出来，分析阻性电流中的谐波含量，才能清楚地了解它的变化情况。
（二）、现场测试数据分析
由上述理论为基础，进行实验采集数据。分别对三只氧化锌避雷器进行上电加压实验，可以得到电流基波与电压基波的相位差Φ，从而来判断氧化锌避雷器故障状态。
进行实验时，将仪器接地端与实验室地线连接，仪器“参考电压输入”通过红色电压测试线与变压器控制箱的输出连接；避雷器上端接试验变压器的高压端，避雷器下端接仪器的“泄露电流输入”红夹子，“泄露电流输入”黑夹子接高压尾。得到以下试验数据。
由实验数据得，基波电流超前基波电压的相位差Φ的实测值范围是83.55°～ 87.23°，达到83°以上，表明避雷器性能优秀。
表1-2氧化锌避雷器性能判定依据表格
具体表现为，当电流基波与电压基波的相位差Φ小于75°时，表明氧化锌避雷器已经劣化，性能很差，应停电实验，测量1mA下电流参考电压及0.75倍电流参考电压下的泄漏电流。根据停电结果来决定是否替换避雷器。当Φ大于75°时，认为其正常，可继续运行。
四、结束语
氧化锌避雷器带电测试可以不停电测试所内氧化锌避雷器的运行状况，即解决了减少供电停时的问题，保障供电可靠性，同时也解决运行避雷器带电测试参考电压的问题，是一种安全、有效、值得推广的氧化锌避雷器测试方法。
参考文献
[1] 王秉钧.金属氧化物避雷器[M].北京：水利水电出版社，1992.
[2] 杨培功.ZnO 避雷器发生故障的判断方法 [J]. 山西电力，2006
[3] 赵智大.高电压技术[M].北京：中国电力出版社，2006.
关键词：氧化锌避雷器；阻性电流；容性电流
一、原理
氧化锌避雷器是用氧化锌阀片叠装而成的，可以完全消除间隙。当施加较低电压时，晶界层近似绝缘，电压几乎都加在晶界层，流过的电流为微安级；当电压升高时，晶界层由高阻变为低阻，电流剧增。
运行状态的氧化锌避雷器，在运行电压下的总泄漏电流包括阻性电流和容性电流。在正常情况下流过金属氧化物避雷器的主要为容性电流，阻性电流只占很小的一部分，约为10%-20%。研究表明氧化锌避雷器的内部受潮、内部原件绝缘不良、阀片严重老化及表面严重污秽时，容性电流变化不多，而阻性电流却大大增加。因此监测运行情况下的泄漏电流尤其是阻性电流可以有效地反映氧化锌避雷器的绝缘状态。当避雷器污秽严重或受潮，结果为阻性电流的基波成分增长较大，谐波的含量增长不明显。当避雷器氧化锌阀片老化时，结果为阻性电流谐波的含量增长较大，基波成分增长不明显。当避雷器发生均匀劣化时，底部容性电流不发生变化；发生不均匀劣化时，底部容性电流增加。避雷器有一半发生劣化时，底部容性电流增加最多。
根据以上原理，测试运行电压下氧化锌避雷器的泄露全电流、阻性电流、功率损耗、谐波电流就可以判断氧化锌避雷器自身的变化情况。
二、测试方法
氧化锌避雷器带电测试仪需测量电压、电流信号，通过软件分别计算容性分量、阻性分量（基波、谐波）。电流采样是将仪器的电流回路传入避雷器接地引线取得电流信号；电压取样从系统电压互感器的计量端子取得电压信号。
图1 系统框架示意图
图2 电流取样示意图
三、数据分析
（一）、判断标准
《电力预防性试验规程》的规定，每年雷雨季节前应测量氧化锌避雷器运行电压下的全电流，阻性电流和功率损耗，测量值与初始值有明显变化时应加强监测，当阻性电流增加一倍时，应停电检查。
这条规定还是比较笼统的，通过现场测试和应用，对这条规定做以下补充：
1）正常避雷器的相位角在80度以上，当功率因数角小于80度时应停电检查。
2）阻性电流基波含量正常情况应大于各次谐波电流，如果谐波电流增大，超过基波电流或谐波电流含量增加1倍，基波电流增加不明显时，是避雷器氧化锌阀片老化，应停电检查。
3）阻性基波电流与初始值相比有明显变化，而谐波电流变化不明显时，可能是避雷器污秽严重或受潮，基波电流增加一倍时，应停电检查。
4）全电流明显增大，而阻性电流没有变化的情况可能是绝缘脏污造成，应将绝缘擦拭干净进行试验，如果全电流仍然增大，说明是外部绝缘老化或破损造成，
5）同一个厂家相同型号同批次的避雷器测试参数相差不大，因此不仅可以与历史数据比较来判断避雷器运行状况，还可以横向比较同批次的避雷器测试参数来判断避雷器的运行状况。
6）从上面的测试原理可以看出，仅仅以观察总电流的变化情况来确定氧化锌避雷器阻性电流的变化情况是困难的，只有将阻性泄漏电流从总电流中分离出来，分析阻性电流中的谐波含量，才能清楚地了解它的变化情况。
（二）、现场测试数据分析
由上述理论为基础，进行实验采集数据。分别对三只氧化锌避雷器进行上电加压实验，可以得到电流基波与电压基波的相位差Φ，从而来判断氧化锌避雷器故障状态。
进行实验时，将仪器接地端与实验室地线连接，仪器“参考电压输入”通过红色电压测试线与变压器控制箱的输出连接；避雷器上端接试验变压器的高压端，避雷器下端接仪器的“泄露电流输入”红夹子，“泄露电流输入”黑夹子接高压尾。得到以下试验数据。
由实验数据得，基波电流超前基波电压的相位差Φ的实测值范围是83.55°～ 87.23°，达到83°以上，表明避雷器性能优秀。
表1-2氧化锌避雷器性能判定依据表格
具体表现为，当电流基波与电压基波的相位差Φ小于75°时，表明氧化锌避雷器已经劣化，性能很差，应停电实验，测量1mA下电流参考电压及0.75倍电流参考电压下的泄漏电流。根据停电结果来决定是否替换避雷器。当Φ大于75°时，认为其正常，可继续运行。
四、结束语
氧化锌避雷器带电测试可以不停电测试所内氧化锌避雷器的运行状况，即解决了减少供电停时的问题，保障供电可靠性，同时也解决运行避雷器带电测试参考电压的问题，是一种安全、有效、值得推广的氧化锌避雷器测试方法。
参考文献
[1] 王秉钧.金属氧化物避雷器[M].北京：水利水电出版社，1992.
[2] 杨培功.ZnO 避雷器发生故障的判断方法 [J]. 山西电力，2006
[3] 赵智大.高电压技术[M].北京：中国电力出版社，2006.