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摘要：本文从氧化锌避雷器的各种优点以及它在实际应用中还存在的一些问题做出分析，并提出氧化锌避雷器在线监测方法对其绝缘状态进行实时监测的解决方法。
关键词：氧化锌避雷器；安全运行；在线监测；过电压保护
Abstract: this article from the various advantages and zinc oxide lightning arrester it in the actual application of some problems still exist to make analysis, and put forward the zinc oxide lightning arrester online monitoring method for its insulation state of real-time monitoring solutions.
Keywords: zinc oxide lightning arrester; Safety operation; Online monitoring; Overvoltage protection
中图分类号：TU895文献标识码：A文章编号：
引言
近年来，随着各地电网不断进行着升级和改造。其中，氧化锌避雷器以它优越的性能替代现在传统的避雷器已成定局。氧化锌避雷器具有很多传统避雷器不具备的优点，比如便于现场人员操作和使用、抗干扰性能强、测量结果精度高、耐重复动作性能强、无续流、动作负载轻、体积小、通流能力大、结构简单、重量轻、具有良好保护性能等，这让它已经成了目前电力系统中性能最好、发展又最快的过电压保护装置。
1、氧化锌避雷器的工作原理
氧化锌避雷器由非线性氧化锌电阻片叠加组装，密封于高电压绝缘瓷套内，无任何放电间隙。在正常运行电压下，避雷器呈高阻绝缘状态，当受到过电压冲击时，避雷器呈低阻状态，迅速泄放冲击电流入地，使与其并联的电气设备上的电压限值在规定值内，以保证电气设备的安全运行。避雷器主要用于对运行设备限制雷电过电压及操作过电压。避雷器在变电运行工作中起到非常重要的作用。
2、过电压及避雷器防护
在电力系统运行中，由于种种原因，系统中某部分的电压值大大超过设备的正常运行电压从而形成过电压。根据过电压产生原因和作用机理，通常将过电压分为内部过电压和外部过电压。内部过电压是由内部运行方式发生改变而引起的过电压，包括暂态过电压、谐振过电压和操作过电压；外部过电压主要是指雷电过电压，即电力系统内的电气设备及建筑遭受雷电直击或雷电感应时而产生的过电压。电力系统过电压会造成设备绝缘损坏以及长时间的停电，危及到人身及财产安全。因此对过电压故障必须重视，采取各种措施来限制和预防过电压。电力系统中采用避雷器进行过电压保护。避雷器不仅适用于雷电过电压，而且对工频过电压、谐振过电压和操作过电压也能够起到很好的保护作用。在避雷器发展过程中，经历了保护间隙、管型避雷器、阀型避雷器三个阶段，而目前阀型避雷器中应用最广泛的当属氧化锌避雷器。氧化锌避雷器的优点主要有以下几个方面：氧化锌避雷器的保护动作不会出现击穿现象，只是随着阀片的“导通”和“关断”起到良好的过电压保护作用，因此氧化锌避雷器对电力系统不存在安全影响；串联间隙氧化锌避雷器由氧化锌阀片组与间隙串联而成，结构性能稳定的并联电阻减轻了阀片的负担，从而使其电压耐受性良好，不存在自身过电压的问题；氧化锌避雷器保护动作只泄放雷电流，雷电流泄放（小于100μs）完毕，立即恢复到可进行再次动作的状态，故氧化锌避雷器具有连续雷电冲击保护能力；氧化锌避雷器的使用寿命相对较长，一般可达到20年以上，而普通避雷器的寿命在10 年左右，甚至更低。
3、氧化锌避雷器运行中存在的安全运行问题
盐城大丰地区电网中氧化锌避雷器使用多年，从这些年的预防性检修试验中记录的数据以及各种故障现象观察后的分析得知；氧化锌避雷器在运行过程中会产生如下劣化现象：无间隙氧化锌避雷器由于其长期承受工频电压的作用，会有泄漏电流不断流过其电阻片，使电阻片发热而老化；因结构不良导致密封不严或处于湿度较大的地区等原因，使阀片在运行中受潮导致劣化；避雷器大多在露天运行，当受到污秽或雾气作用时，外部瓷套上的电位就会分布不均匀，内部电阻片与外部瓷套间就会产生较大的径向电位差，产生局部放电现象，电流过大，可能会烧坏整个避雷器，异常运行条件及其他原因也会引起避雷器的事故。由于氧化锌避雷器存在上述劣化现象，同时在电力系统实际应用中预防性检修试验存在诸多缺陷，有必要对氧化锌避雷器的绝缘状态进行实时在线监测。
4、对氧化锌避雷器的绝缘状态进行在线监测的对策
氧化锌避雷器可简化为非线性电阻和线性电容相并联的模型，在运行电压作用下，总的泄漏电流包括阻性泄漏电流和容性泄漏电流，其中阻性泄漏电流是引起 MOA劣化的主要原因，从全电流中正确地分离出各次谐波阻性电流是在线监测技术的重要环节。目前，国内检测阻性电流的方法有：全电流法、补偿法、谐波分析法。
5.1 氧化锌避雷器的绝缘状态的监测方法
全电流法检测的灵敏度很低，只有在严重受潮、老化或绝缘显著恶化的情况下才能表现出明显变化。补偿法由于其自身的模拟电路设计而在实际应用中受到一些因素的影响，如现场相间耦合电容电流的干扰、MOA中非线性电阻元件的交流伏安特性的滞迴现象、系统中高次谐波影响等，因此对硬件的要求较高。基波法、三次谐波法以及各次谐波分析法统称为谐波分析法。基波法可以检测阻性电流基波分量的变化，但阻性电流高次谐波分量在一些情况下也能灵敏地反映 MOA的状态，而阻性电流高次谐波是受电网电压谐波影响的，从这一角度看基波法存在缺陷。三次谐波法将全电流通过带通滤波器，滤出三次谐波分量，再经放大器检出三次谐波分量的峰值，这种方法可以免除对电压互感器的依赖，但也存在一些问题：不同的的关系是不一样的；阻性电流三次谐波分量无法反应 MOA的受潮及污秽状况，而潮气和污秽都是造成 MOA故障的主要因素；电网电压有谐波成分时，三次谐波电压的存在将使 MOA产生阻性电流三次谐波分量，会造成很大的误差。各次谐波分析法是基波法和三次谐波法的综合，目前主要采用这种方法进行阻性电流的检测。利用谐波分析法原理推导的公式，其中是各次谐波阻性電流分量，是全电流的各次谐波分量，是全电流的各次谐波相角值，是系统运行电压各次谐波相角值。将运行电压全电流采用FFT分解得到各次谐波后，就可以得出MOA的基波各次谐波性泄露电流、阻性泄露电流和总阻性泄漏电流，根据得出来的电流值，就可以比较准确的判断出MOA的运行状况，在整个监测过程中，还有相间杂散电容及电压互感器相移的干扰，这些干扰我们可以采用软件进行补偿计算进行得出。另外，谐波分析法要求对电压电流信号同步采样，一周波内保持固定的采样点数，这对设计合理的硬件及算法提出了更高的要求。利用软件编程对各次谐波分析法检测到的阻性电流进行实时分析，进而判断氧化锌避雷器的绝缘状态。
5.2干扰因素及抗干扰措施
氧化锌避雷器总的泄露电流是微安级的小电流信号，因此检测过程中存在很多干扰因素：电网谐波电压的影响，电网频率的波动，现场相间耦合电容电流的干扰，传感器的精度，环境温度的影响，信号传输过程中存在的电磁干扰等因素都会对微小信号的传输及处理带来很大的影响。微弱小信号的提取应选用准确度较高的传感器，建议使用高灵敏度的零磁通电流传感器。传输过程中采用必要的抗干扰措施，并设计合理的信号调理电路，同时分析各干扰因素对测试结果的影响，软件编程设计合理的算法对各影响因素进行补偿，从而得到更为准确的测量结果。
通过上述解决方案，可以在电气设备的运行过程中及时发现绝缘缺陷和事故隐患；对老旧设备进行在线监测可以随时跟踪其运行情况，发现问题及时更换，将设备的寿命发挥到最大值；在线监测并对设备的状况进行实时分析替代传统的预防性试验，减少了停电时间。
6 、结论
在电力系统过电压保护中，氧化锌避雷器以自身优越的性能得到了广泛的应用，并终将取代现在的传统避雷器。因此，氧化锌避雷器在运行过程中的安全运行已经成为目前电力系统安全运行中的一个重要课题。电气设备绝缘在线监测技术是一种在运行电压下对高压设备绝缘状况进行在线监测的方法，可以大大提高试验的真实性与灵敏度，随时掌握设备绝缘性能的变化，及早发现绝缘缺陷，提高电力设备的运行可靠性；并且有利于从计划维修转变为更为合理的状态维修，减少不必要的停运和维修，节省大量经费，使设备发挥更大的经济效益。对氧化锌避雷器进行在线监测有着广泛的理论和应用前景。
参考文献
[1]文远芳.高电压技术.武汉:华中科技大学出版社.
[2]彭清华,万为华.避雷器在电力系统中的应用.南昌高专学报.
[3]张全元.变电运行现场技术问答.中国电力出版社.
关键词：氧化锌避雷器；安全运行；在线监测；过电压保护
Abstract: this article from the various advantages and zinc oxide lightning arrester it in the actual application of some problems still exist to make analysis, and put forward the zinc oxide lightning arrester online monitoring method for its insulation state of real-time monitoring solutions.
Keywords: zinc oxide lightning arrester; Safety operation; Online monitoring; Overvoltage protection
中图分类号：TU895文献标识码：A文章编号：
引言
近年来，随着各地电网不断进行着升级和改造。其中，氧化锌避雷器以它优越的性能替代现在传统的避雷器已成定局。氧化锌避雷器具有很多传统避雷器不具备的优点，比如便于现场人员操作和使用、抗干扰性能强、测量结果精度高、耐重复动作性能强、无续流、动作负载轻、体积小、通流能力大、结构简单、重量轻、具有良好保护性能等，这让它已经成了目前电力系统中性能最好、发展又最快的过电压保护装置。
1、氧化锌避雷器的工作原理
氧化锌避雷器由非线性氧化锌电阻片叠加组装，密封于高电压绝缘瓷套内，无任何放电间隙。在正常运行电压下，避雷器呈高阻绝缘状态，当受到过电压冲击时，避雷器呈低阻状态，迅速泄放冲击电流入地，使与其并联的电气设备上的电压限值在规定值内，以保证电气设备的安全运行。避雷器主要用于对运行设备限制雷电过电压及操作过电压。避雷器在变电运行工作中起到非常重要的作用。
2、过电压及避雷器防护
在电力系统运行中，由于种种原因，系统中某部分的电压值大大超过设备的正常运行电压从而形成过电压。根据过电压产生原因和作用机理，通常将过电压分为内部过电压和外部过电压。内部过电压是由内部运行方式发生改变而引起的过电压，包括暂态过电压、谐振过电压和操作过电压；外部过电压主要是指雷电过电压，即电力系统内的电气设备及建筑遭受雷电直击或雷电感应时而产生的过电压。电力系统过电压会造成设备绝缘损坏以及长时间的停电，危及到人身及财产安全。因此对过电压故障必须重视，采取各种措施来限制和预防过电压。电力系统中采用避雷器进行过电压保护。避雷器不仅适用于雷电过电压，而且对工频过电压、谐振过电压和操作过电压也能够起到很好的保护作用。在避雷器发展过程中，经历了保护间隙、管型避雷器、阀型避雷器三个阶段，而目前阀型避雷器中应用最广泛的当属氧化锌避雷器。氧化锌避雷器的优点主要有以下几个方面：氧化锌避雷器的保护动作不会出现击穿现象，只是随着阀片的“导通”和“关断”起到良好的过电压保护作用，因此氧化锌避雷器对电力系统不存在安全影响；串联间隙氧化锌避雷器由氧化锌阀片组与间隙串联而成，结构性能稳定的并联电阻减轻了阀片的负担，从而使其电压耐受性良好，不存在自身过电压的问题；氧化锌避雷器保护动作只泄放雷电流，雷电流泄放（小于100μs）完毕，立即恢复到可进行再次动作的状态，故氧化锌避雷器具有连续雷电冲击保护能力；氧化锌避雷器的使用寿命相对较长，一般可达到20年以上，而普通避雷器的寿命在10 年左右，甚至更低。
3、氧化锌避雷器运行中存在的安全运行问题
盐城大丰地区电网中氧化锌避雷器使用多年，从这些年的预防性检修试验中记录的数据以及各种故障现象观察后的分析得知；氧化锌避雷器在运行过程中会产生如下劣化现象：无间隙氧化锌避雷器由于其长期承受工频电压的作用，会有泄漏电流不断流过其电阻片，使电阻片发热而老化；因结构不良导致密封不严或处于湿度较大的地区等原因，使阀片在运行中受潮导致劣化；避雷器大多在露天运行，当受到污秽或雾气作用时，外部瓷套上的电位就会分布不均匀，内部电阻片与外部瓷套间就会产生较大的径向电位差，产生局部放电现象，电流过大，可能会烧坏整个避雷器，异常运行条件及其他原因也会引起避雷器的事故。由于氧化锌避雷器存在上述劣化现象，同时在电力系统实际应用中预防性检修试验存在诸多缺陷，有必要对氧化锌避雷器的绝缘状态进行实时在线监测。
4、对氧化锌避雷器的绝缘状态进行在线监测的对策
氧化锌避雷器可简化为非线性电阻和线性电容相并联的模型，在运行电压作用下，总的泄漏电流包括阻性泄漏电流和容性泄漏电流，其中阻性泄漏电流是引起 MOA劣化的主要原因，从全电流中正确地分离出各次谐波阻性电流是在线监测技术的重要环节。目前，国内检测阻性电流的方法有：全电流法、补偿法、谐波分析法。
5.1 氧化锌避雷器的绝缘状态的监测方法
全电流法检测的灵敏度很低，只有在严重受潮、老化或绝缘显著恶化的情况下才能表现出明显变化。补偿法由于其自身的模拟电路设计而在实际应用中受到一些因素的影响，如现场相间耦合电容电流的干扰、MOA中非线性电阻元件的交流伏安特性的滞迴现象、系统中高次谐波影响等，因此对硬件的要求较高。基波法、三次谐波法以及各次谐波分析法统称为谐波分析法。基波法可以检测阻性电流基波分量的变化，但阻性电流高次谐波分量在一些情况下也能灵敏地反映 MOA的状态，而阻性电流高次谐波是受电网电压谐波影响的，从这一角度看基波法存在缺陷。三次谐波法将全电流通过带通滤波器，滤出三次谐波分量，再经放大器检出三次谐波分量的峰值，这种方法可以免除对电压互感器的依赖，但也存在一些问题：不同的的关系是不一样的；阻性电流三次谐波分量无法反应 MOA的受潮及污秽状况，而潮气和污秽都是造成 MOA故障的主要因素；电网电压有谐波成分时，三次谐波电压的存在将使 MOA产生阻性电流三次谐波分量，会造成很大的误差。各次谐波分析法是基波法和三次谐波法的综合，目前主要采用这种方法进行阻性电流的检测。利用谐波分析法原理推导的公式，其中是各次谐波阻性電流分量，是全电流的各次谐波分量，是全电流的各次谐波相角值，是系统运行电压各次谐波相角值。将运行电压全电流采用FFT分解得到各次谐波后，就可以得出MOA的基波各次谐波性泄露电流、阻性泄露电流和总阻性泄漏电流，根据得出来的电流值，就可以比较准确的判断出MOA的运行状况，在整个监测过程中，还有相间杂散电容及电压互感器相移的干扰，这些干扰我们可以采用软件进行补偿计算进行得出。另外，谐波分析法要求对电压电流信号同步采样，一周波内保持固定的采样点数，这对设计合理的硬件及算法提出了更高的要求。利用软件编程对各次谐波分析法检测到的阻性电流进行实时分析，进而判断氧化锌避雷器的绝缘状态。
5.2干扰因素及抗干扰措施
氧化锌避雷器总的泄露电流是微安级的小电流信号，因此检测过程中存在很多干扰因素：电网谐波电压的影响，电网频率的波动，现场相间耦合电容电流的干扰，传感器的精度，环境温度的影响，信号传输过程中存在的电磁干扰等因素都会对微小信号的传输及处理带来很大的影响。微弱小信号的提取应选用准确度较高的传感器，建议使用高灵敏度的零磁通电流传感器。传输过程中采用必要的抗干扰措施，并设计合理的信号调理电路，同时分析各干扰因素对测试结果的影响，软件编程设计合理的算法对各影响因素进行补偿，从而得到更为准确的测量结果。
通过上述解决方案，可以在电气设备的运行过程中及时发现绝缘缺陷和事故隐患；对老旧设备进行在线监测可以随时跟踪其运行情况，发现问题及时更换，将设备的寿命发挥到最大值；在线监测并对设备的状况进行实时分析替代传统的预防性试验，减少了停电时间。
6 、结论
在电力系统过电压保护中，氧化锌避雷器以自身优越的性能得到了广泛的应用，并终将取代现在的传统避雷器。因此，氧化锌避雷器在运行过程中的安全运行已经成为目前电力系统安全运行中的一个重要课题。电气设备绝缘在线监测技术是一种在运行电压下对高压设备绝缘状况进行在线监测的方法，可以大大提高试验的真实性与灵敏度，随时掌握设备绝缘性能的变化，及早发现绝缘缺陷，提高电力设备的运行可靠性；并且有利于从计划维修转变为更为合理的状态维修，减少不必要的停运和维修，节省大量经费，使设备发挥更大的经济效益。对氧化锌避雷器进行在线监测有着广泛的理论和应用前景。
参考文献
[1]文远芳.高电压技术.武汉:华中科技大学出版社.
[2]彭清华,万为华.避雷器在电力系统中的应用.南昌高专学报.
[3]张全元.变电运行现场技术问答.中国电力出版社.