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關于避雷器帶電測量過程中二次接線的風險及防護措施

文檔作者：王杰鑫朱育熹文檔來源：廣東電網有限責任公司潮州供電局		點擊數：	更新時間： 2021年12月11日
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技術前沿
2017.12 電力系統(tǒng)裝備1213
Technology Frontier
2017年第12期
2017 No.12
電力系統(tǒng)裝備
Electric Power System Equipment
前言
避雷器是被廣泛應用到電力系統(tǒng)中的電氣元件，主要是
用于限制由于雷電過電壓或者由于操作引起的內部過電壓。
金屬氧化物避雷器又稱氧化鋅避雷器（Metal Oxide Arrester，
MOA），由于其基本構造的閥片的主要成分是氧化鋅而得名。
由于MOA 本身具有優(yōu)良的閥特性這個原因，它的伏安特性曲
線相比起其他同類型的避雷器要更接近理想值，在過電壓條
件下它展現為很小的阻值，泄放的過電流能夠輕松地流過它，
并且不會導致其動作。在交流電壓作用下，可以將避雷器的
總泄露電流分解為無功分量的容性電流以及有功分量的阻性
電流。當正常運行的時候，總泄露電流主要分解為容性電流，
阻性電流占的比例較少，約占10%~20% 的比例。當電阻片老
化以后，雖然容性電流的幾乎保持不變，但阻性電流所占的
比例卻增大了。所以當阻性電流分量出現異常時，就要將其
納入監(jiān)視的范圍以內了。此時應當對MOA進行定期帶電測量，
如果發(fā)阻性電流異常，極有可能是內部出現了故障，此時要
及時安排停電計劃，對其進行預防性測試，爭取早發(fā)現早處理，
杜絕隱患的發(fā)生，確保MOA 避雷器的健康運行，確保電網可
靠供電。
1 氧化鋅避雷器的帶電測量方法
1.1 化鋅避雷器的工作原理
電壓母線和大地之間串聯著MOA，MOA 又同時并聯著
被保護的電力設備。在常規(guī)電壓下運轉時，與電力設備并聯
的MOA 被視為開路。當出現過電壓時，會觸發(fā)與電力設備上
并聯的MOA 立即動作，迅速將過電壓產生的大電流引入大
地，減小了過電壓的幅值，保護電力設備絕緣不被破壞。使
用MOA 可以降低入侵電網的過電壓的幅度，從而保護與之并
聯的電力設備。
MOA 帶電測量主要從熱擊穿和受潮兩方面進行檢測。
（1）MOA 內部是否發(fā)生熱擊穿。由于MOA 閥片發(fā)熱功
率取決于自身的電壓和電流，發(fā)熱功率大于散熱功率是導致
MOA 內部發(fā)生擊穿的最終原因。
（2）MOA 內部是否受潮。安裝過程密封不嚴或者安裝過
程內部濕度過大都會導致MOA 內部受潮，最終導致MOA 在
電壓的作用下的總電流變大。當受潮到達一定程度時，會引
發(fā)閥片表層和瓷套內壁的放電，觸發(fā)可能引發(fā)MOA 發(fā)生爆炸。
阻性泄露電流的增加也引發(fā)MOA 受潮引起的總電流的增加，
在對電流的有功分量進行檢測時，可以根據波形和阻性電流
變化幅度來判別該MOA 避雷器是否已受潮。
在交流電壓作用下，氧化鋅避雷器MOA 可等效為圖1 中
的等效電路圖。圖中U 為系統(tǒng)交流電壓，R 為氧化鋅非線性
電阻，C 為晶介電容。由圖1 可知，MOA 的總泄露電流I·
x 可
分解為阻性電流I·
r 和容性電流I·
c，即I·
x=I·
r+I·
c。交流電壓U 與
總泄露電流I·
x 的相角差Φ 的向量關系見圖2。由圖2 可知，
測出Φ 和I·
x 即可得出有功分量I·
r 和和無功分量I·
c。
I·
r=I·
xcosΦ
I·
c=I·
xsinΦ
通過專用的阻性電流測量儀獲得MOA 運行時的總泄露電
流I·
x 和交流電壓U 能對MOA 進行帶電測量，轉變分解采樣
得到的總泄露電流I·
x 和交流電壓U，可以得到阻性電流I·
r 和
容性電流I·
c 的各次諧波分量，對相應數據進行處理后，再合
成得到總泄露電流I·
x 和容性電流I·
c，最后根據阻性電流I·
r 的
變化來推斷MOA 的運行狀態(tài)。
U
C
R
Ic ·
Ix ·
Ir ·
Ic ·
Ix ·
Ir · Ux
·
φ
圖1 MOA等效電路 圖2 MOA電壓電流向量圖
1.2 兩種MOA帶電測試方法的比較
1.2.1 PT二次電壓法
PT 二次電壓法是從與避雷器相應的PT 二次側取參考電
壓，并將此電壓作為同步參考電壓，使用該試驗方法獲得的
數據比較可靠，和避雷器停運時的數據作對比時具有較高的
可比性。此外，將待測MOA 的同一相PT 二次電壓作為參考
電壓，可以忽略PT本身的誤差，其三相電壓具有較高地對稱性，
能提高其精確度。
1.2.2 檢修電源參考電壓法
使用檢修電源參考電壓法對MOV 進行帶電測試時，對
檢修電源箱內的電壓和經過避雷器計數器中的電流進行測試，
［摘 要］避雷器是一種確保電力系統(tǒng)安全、可靠運行的重要設備，它們由于長期運行在高低溫、濕度大、自發(fā)熱等惡劣的
條件下，其絕緣會漸漸老化，可能導致放電擊穿，從而造成系統(tǒng)停電等事故的發(fā)生。氧化鋅避雷器在運行過程中，承受著過電
壓的作用的同時還長期承受系統(tǒng)運行電壓的作用，絕緣程度逐步降低，總體性能變差，因此需要對其進行帶電測量來分析其絕
緣狀態(tài)。
［關鍵詞］避雷器；帶電測量；二次接線；阻性電流；風險及防護措施
［中圖分類號］TM63 ［文獻標志碼］B ［文章編號］1001–523X（2017）12–0000–02
Risks and Protective Measures of Secondary Wiring in Arrester Live Measurement
Wang Jie-xin，Zhu Yu-xi
［Abstract］Surge arrester is an important equipment to ensure the safe and reliable operation of power system.Due to its longterm
operation in high and low temperature，high humidity，self-heating and other harsh conditions，the insulation will gradually
aging，which may lead to breakdown of the discharge.Resulting in system blackouts and other accidents.In the process of operation，
the zinc oxide arrester withstands the function of over-voltage and long-term withstand the voltage of the system operation.The degree of
insulation gradually decreases and the overall performance deteriorates.Therefore，it is necessary to carry out the live measurement to
analyze the insulation status.
［Keywords］arrester ；live measurement ；secondary wiring ；resistive current ；risk and protective measures
關于避雷器帶電測量過程中二次接線的風險及防護措施
王杰鑫，朱育熹
（廣東電網有限責任公司潮州供電局，廣東潮州 521000）
萬方數據
技術前沿
2141電力系統(tǒng)裝備 2017.12
Technology Frontier
2017年第12期
2017 No.12
電力系統(tǒng)裝備
Electric Power System Equipment
即可測出阻性電流。這種測量方法參考信號的采集點為固定
點，但由于每個采集點的位置都不一樣，信號傳輸過程中存
在衰減問題，導致了無法避免的測量誤差，這種測量方法的
測量精確度較低。
1.2.3 感應板法
在MOA 底座上放置感應板，構成兩級電容，再以板間電
流作為參考對MOA 總電流進行分解后，可得到對應的阻性電
流分量。這種測量方法能采集多點信號，但具有較高的放置
環(huán)境要求，獲取參考電流過程較為繁瑣，可靠性也比較低。
通過對3 種MOA 帶電測試方法進行比較，可以看出PT
二次電壓法為精確度最高的方法，也是被使用最廣泛的方法。
2 帶電測量的接線方法
帶電測量的接線方法分為有線傳輸和無線傳輸2 種如圖3
所示，從母線PT 的兩端取得電壓信號后，在PT 二次繞組的
首端接輸入線的紅色線夾，在PT 二次繞組的中性點或接地處
接黑色線夾。在避雷器的放電計數器兩端獲取電流信號，在放
電計數器的高壓端接紅色線夾，在放電計數器的接地端接黑
色線夾。電壓、電流信號經過放大信號進入A/D 轉換器，經
過傅里葉變換得出被測避雷器在運行電壓下的泄露電流、有
功分量、無功分量及功率損耗等。
母線A
屏蔽電纜
參考信號
電流輸入
天線
天線
輸入
有線
主機
關閉發(fā)射開關
電壓隔離器
黃線（參考電壓）
黑線（中性點或地）
（B相）
0.1A保險管
0.1A保險管
紅夾子
黑夾子
接地
母線B
母線C
MOA
MOA
MOA
計數器
計數器
計數器
紅
紅
綠
黃
紅
紅
黑
黑
黑
PT端子箱
設置：參考B有線，置入PT變比
待測ABC禁用補償或自動邊補
圖3 有線傳輸的帶電測量接線方式
2.2 線傳輸的帶電測量接線方式
MOA 無線測量裝置主要由發(fā)送和接收組成（圖4）。電
網電壓的相位采集主要由發(fā)送裝置完成，從母線PT 的兩端取
得電壓信號，在PT 二次繞組的首端接輸入線的紅色線夾，在
PT 二次繞組的中性點或接地處接黑色線夾，測出電壓的相位
角后，將其轉換成脈沖發(fā)送給無線裝置。接收裝置主要負責
進行總泄露電流、總泄露電流相位角和接收發(fā)送裝置發(fā)送的
電網電壓的相位角信息的采集，從避雷器的放電計數器兩端
取得電流信號，在放電計數器的高壓端接紅色線夾，在放電
計數器的接地端接黑色線夾，把采集到的總泄露電流相位角
和接收到的電網電壓的相位角加以比較得出其相位差，通過
計算得到避雷器的泄露電流，有功分量、無功分量及功率損
耗等。
母線A
參考信號
電流輸入
天線
天線
輸入
有線
主機
關閉發(fā)射開關
電壓隔離器
黃線（參考電壓）
黑線（中性點或地）
（B相）
0.1A保險管
0.1A保險管
紅夾子
黑夾子
接地
母線B
母線C
MOA
MOA
MOA
計數器
計數器
計數器
紅
紅
綠
黃
紅
紅
黑
黑
黑
PT端子箱
設置：參考B有線，置入PT變比
待測ABC禁用補償或自動邊補
圖4 無線傳輸的帶電測量接線方式
3 MOA相間干擾的消除
對MOA 進行測量的環(huán)境中，有很多因素會影響測試準確
性，例如現場的電磁干擾、系統(tǒng)電壓的不穩(wěn)定、MOA 表面的
灰塵、不同時間點測量時溫濕度也不同，都是造成測量結果
不同的因素，其中MOA 的相間干擾就是其最大的干擾源。變
電所內的MOA 排列一般都為一字排列，MOA 在運行時容易
產生的雜散電容通過各相間的相互作用，使得兩邊相（一般
為A、C 兩相）的MOA 全電流I·
x 發(fā)生相位變化，這樣就會引
起被測相的MOA 電壓基波與總電流基波相位發(fā)生位移[2]，使
測量的MOA 帶電測試參數與實際值存在偏差，給測量的數據
帶來了誤差。
在現場對MOA 帶電測量進行實測，由于三相MOA 中
B 相處在中間位置，A、C 兩相對它產生的電磁干擾基本上可
以相互抵消，可以認為 B 相沒有收到干擾，它的MOA 帶電
測試參數阻性電流I·
r 測試結果基本上是正確的。A 相和C 相
這兩個邊相由于無法抵消電磁場以及相間的相互干擾等影響，
導致試驗參數的測試結果出現較大的誤差。大量的實踐證明，
因為MOA 的電容量較小，容易被其他雜散電容干擾，會造成
MOA 的A 相試驗數據偏小，C 相試驗數據偏大。由此可見，
消除誤差的方法之一是相間干擾的補償法。其基本原理是：
以B 相位Φ 為準，邊相A 相的Φ 減少的角度差基本上等于
邊相C 相增加的角度差，這樣就能估算出MOA 相間干擾的
角度，具體步驟如下：
（1）設定一個參考電壓，本文以B 相電壓作為參考。
（2）輸入C 相電流，可以得到一個夾角Φ。
（3）輸入A 相電流，可以得到一個夾角Φ。
（4）A 相補償角度ΦOa=（ΦC-ΦA-120）/2；C 相補償角
度ΦOc=-（ΦC-ΦA-120）/2=-ΦOa。
（5）重新輸入補償，測量出正確的A、C 相數據。
4 對風險的防控措施
4.1 采用PT二次電壓存在的安全隱患
在操作時，待測避雷器與PT 相距較遠，從而可能導致較
長的試驗線造成模擬信號的衰減，同時也會帶來操作上的不
便。此外，還存在誤碰二次接線導致設備短接的重大事故隱患。
4.2 對風險的防控措施
在MOA 帶電測試過程中，需要從與避雷器相應的PT 二
次取參考電壓作為同步參考，如圖5 所示。由于二次電壓回路
有保護，此處會存在風險?？赡軠y試過程會出現勿碰運行中
的帶電設備的二次端子，或誤斷二次接線導致設備跳閘等重
大隱患。
對應的防范措施是在空開上端進行短接，即短接空開前
然后將斷開空開，之后在端子排上進行試驗，如圖6 所示。
圖5 PT二次取參考電壓 圖6 PT二次端子排
5 結束語
MOA 在電力系統(tǒng)中的應用越來越廣，一直在為電力系統(tǒng)
的穩(wěn)定供電保駕護航。MOA 經過長期運行，其內部的氧化鋅閥
片會開始老化，在受潮或者發(fā)生內部熱擊穿后，其有功功率的
損耗會更加明顯。通過MOA 帶電測試，可以更好了解到MOA
的運行狀況，以便在發(fā)生異常的時候，檢修人員能及時安排檢
修工作，大大提高了工作效率，提高了電網運行的可靠率。
參考文獻
[1] 張亞杰. 高?？萍紕?chuàng)新能力評價研究[D]. 武漢：武漢理工大學，
2009.
（下轉第217 頁）
萬方數據
技術前沿
2017.12 電力系統(tǒng)裝備1217
Technology Frontier
2017年第12期
2017 No.12
電力系統(tǒng)裝備
Electric Power System Equipment
自單位發(fā)放工資獎金，項目上沒有任何分配權限，項目干好
干壞與個人待遇并無太大關聯，不能達到其應有的激勵效果。
另外，由于項目部并未有明確的考核激勵政策（比如員工考核、
怎么調動員工的主動性、如何更好的實現自身價值等），因而
無法激發(fā)項目員工的工作積極主動性。
3 建議
聯合實施項目是一個系統(tǒng)工程，要真正要達到聯合的目
的，實現1+1>2的目標，就必須要從項目初期開始策劃。
3.1 項目實施初期
（1）盡早簽署聯合體分工協(xié)議，充分明確聯合體成員各
方承擔的責任和義務，對于牽頭方的定義，不能一概而論，
牽頭并不是全權負責。
（2）組建聯合體項目部，明確組織機構構成及人員分工。
（3）盡早確定聯合體的統(tǒng)一管理流程和標準：由于聯合
體各成員的管理制度、管理流程不盡相同，為避免在項目實
施階段中有多個管理及多種流程，因此應在項目前期就將管
理制度、管理流程制定下來，同時，為避免項目部在執(zhí)行的
過程中產生不一致，應制定統(tǒng)一的標準。
（4）制定項目統(tǒng)一的考核目標及標準：在項目前期，聯
合體成員應共同協(xié)商制定考核目標和考核的辦法，做到獎懲
有據可依，賞罰分明，也作為項目部內部的考核原則。
3.2 項目實施階段
（1）施工方面盡可能由一家聯合體成員單位全面負責，
統(tǒng)一協(xié)調，以避免施工交叉時的扯皮，如本工程脫硝工程全
部一公司一并負責，施工協(xié)調時進展比較順利，而脫硫施工
是單獨的施工隊伍，不便于總的施工協(xié)調。
（2）調試方面盡可能由業(yè)主方單獨分包，且需包含所有
系統(tǒng)的調試，對所有調試項目全面負責，本工程項目調試由
施工單位分包，相當于自己安裝自己檢驗，一定程度上不利
于問題的發(fā)現，同時脫硫、脫硝調試不在其范圍，常常會被
調試單位所忽略，以后也需盡量避免。
4 展望
最后，作為聯合體承接的項目，為了達到強強聯合的效果，
必須在思想意識上形成充分的統(tǒng)一。聯合體的優(yōu)勢劣勢是共
同存在的，每個到聯合體項目工作的人員從心態(tài)上首先都要
做一個調整，然后才是管理方式上要統(tǒng)一，只有這樣人員之
間互相才好溝通，才可以凝聚成一個強大團結的集體，才能
向著一個共同目標努力。但是在聯合體中怎樣將這些優(yōu)勢合
理地融合而且不發(fā)生矛盾，通過什么方式化解差異，取得相
對的統(tǒng)一，這是聯合體項目管理中必須要解決的一個根本問
題。
總而言之，要體現聯合體項目管理模式的優(yōu)勢，必須要
形成優(yōu)勢互補，設計院的優(yōu)勢在于設計，在于接口管理，一
公司的優(yōu)勢在于施工，在于分包管理，只有充分認識到這些，
才能發(fā)揮各方所長，取長補短，減少交叉管理，提高效率。
同時要選擇有管理能力、有技術經驗的各種人才組建團隊，
讓他們在日常的工作中進行充分的協(xié)調溝通，將得到認可的、
好的管理方法和工作流程總結形成制度，不斷在實踐中提高
完善，這樣才能共同進步，使以后的總承包聯合體項目管理
水平更上一個臺階。
參考文獻
[1] 楊鵬，李正義. 設計施工聯合總承包的風險與防范[J]. 建筑，2014
（23）：24-26.
[2] 王會. 淺談工程設計施工總承包聯合中標及承建經驗[J]. 鐵道建筑
技術，2005（S1）：222-225.
（上接第215頁）
負荷較重，從哈礦變電站到坑口移動變電站線路較長，導致
366#35 kV環(huán)坑線路壓降較大，最終影響到用電設備的電壓較
低。
4 抑制電壓波動的措施
（1）合理地選擇變壓器的分接頭來保證用電設備的電壓
水平。但是受到1190E 鉆機的高電壓保護限制，最高電壓不得
高于6.3 kV，在今后購置移動變電站或新增配電變壓器，條件
許可時應盡可能采用有載調壓變壓器。
（2）采用電抗值最小的高低壓配電線路方案。架空線路
的電抗約為0.4 Ω/km，電纜線路的電抗約為0.08 Ω/km?？梢?，
在同樣長度的架空線路和電纜線路上因負載波動引起電壓波
動是相當懸殊的。因此，條件許可時，應盡量優(yōu)先采用電纜
線路供電。
（3）在條件允許的情況下，盡量減少電纜長度，保證WK-
55 電壓在5 700 V 以上，合理的優(yōu)化采礦設備的位置分布，盡
量將WK-55 電鏟調到坑口離移動變電站較近的地方作業(yè)，保
證為其的供電電纜長度不超過1 200 m。
（4）盡快形成35 kV 環(huán)坑A 線，將負荷均勻分配，減輕
366#35 kV 環(huán)坑線路負荷，降低366#35 kV 環(huán)坑線路壓降，保
證移動變電站一次側電壓達到35 kV。
5 總結
總之，產生電壓波動的原因多種多樣，抑制電壓波動的
措施也很多。在這種大的露天煤礦，供配電網絡系統(tǒng)比較復雜，
用電設備較多，設備功率較大，所以供電網絡系統(tǒng)存在的電
壓波動及線路壓降屬于正常現象，盡管通過以上措施對供電
網絡系統(tǒng)進行了優(yōu)化，但是，WK-55 電鏟與495HR 電鏟相比，
在電氣系統(tǒng)的設計上還是存在很多缺陷，所以從鏟上改進才
能從根本上解決WK-55 電壓問題。
參考文獻
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2008.
（上接第214頁）
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避雷器，2011（4）：63-67.
[4] 吳思源. 避雷器帶電測試實用方法及檢修策略的研究[D]. 北京：華
北電力大學，2014.
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四川電力技術，2010，33（1）：34-36.

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