浅析变电站避雷器传统监测方式的改造李顺

浅析变电站避雷器传统监测方式的改造李顺

李顺

(国网四川省电力公司广安供电公司四川广安638000)

摘要：为了减轻变电站运行维护人员工作压力、提高对避雷器的运行维护效率和及时发现交流高压避雷器的受潮和老化问题，对避雷器就地监测方式进行改进。提出一种能集中在线监测避雷器泄露电流和动作次数的方法，能对分布在变电站各处的就地避雷器的泄露电流和动作次数进行集中监测和分析，并及时发现避雷器的动作情况等，便于运行人员及时发现和处理。

关键词：变电站；避雷器；集中监测

1引言

氧化锌避雷器是变电站设备的重要保护设备，其性能的好坏直接影响着整个变电站的安全稳定运行。在变电站的运行维护中，避雷器的巡视是重要内容之一。因为避雷器长期运行在较高的交流电压下，以及受到户外污秽的污染，其性能会逐渐下降而不能起到重要的保护作用。目前，为了方便对避雷器巡视和维护，通过在避雷器安装处就地装设记录避雷器动作次数和泄露电流的在线监测装置。巡视人员通过记录其动作次数和泄露电流值便可以较早的发现避雷器的缺陷，虽然可视化了避雷器的缺陷发展，但无形中却增加了运行人员的工作量。运行规程中有规定220kV无人值守变电站每月抄表一次，大量的设备需要大量的人员来完成，而且还容易出现漏抄和错抄而不能及时发现缺陷。要彻底解决这些问题，需要采取一种在线、实时、集中的监测方式，对每个避雷器下的监测装置的信号通过传输并集中，不能能大大提高运行人员的巡视效率，还能更加及时的发现缺陷和隐患，提高无人值守变电站自动化水平。

2改造的技术背景

避雷器是避免输变电设备遭受大气过电压以及操作过电压的侵袭的重要设备。目前常用的避雷器主要有保护间隙、排气式避雷器、阀式避雷器和金属氧化物避雷器四种类型。保护间隙和排气式避雷器主要用于配电系统、线路等，以限制以雷电波入侵的大气过电压；阀式避雷器和金属氧化物避雷器主要用于变电站和发电厂的保护。近年来，金属氧化物（MOA）无间隙避雷器因为其优越的保护特性，具有通流容量大、内部结构简单、自身重量轻以及维护少等优点，在电力系统中获得了广泛的运用[1]。本文提出的集中式在线监测方式主要是针对110kV及以上的常规式变电站，针对的避雷器主要是氧化锌避雷器。

目前普遍应用的MOA(金属氧化物避雷器)监测方法主要有全电流法、三次谐波法、补偿法和阻性电流基波法等。根据运行经验，当避雷器受潮时，阻性电流参数变化较为明显，综合阻性电流基波和三次谐波分量可以大大减小系统中电压波动、谐波电压以及相间耦合的影响。鉴于监测三次谐波的技术瓶颈，用阻性电流的基波分量来判断避雷器的性能以备广泛应用,在线监测原理如图1所示。

图1在线监测原理图

基于此原理的监测装置已经被被广泛应用于变电站的避雷器监测中，但是却需要运维人员定期的对监测装置的数据进行抄录。大量并且分散在整个变电站的计数器使得运维人员的抄录效率并不高，并且繁琐的抄录还会提高漏抄和误抄的概率，并且这种定期的维护也不能及时的发现避雷器出现的问题，不利于电网的安全稳定运行。

本文针对这种已经大量安装此监测装置的变电站，本文从实际现场出发，提出几种改造方案，供相关技术人员参考。

3改造方案

3.1加装电流变送器

对于已经安装监测装置的变电站，如果考虑到全部进行更换新型的监测装置的高昂成本和对变电站运行的影响，可以选择加装电流变送器的方案。该方案采用电流变送器对避雷器状态进行实时监测，每相安装1只电流变送器，该方案中的电流变送器的安装、不需要拆除已装监测器，可同时运行。

目前市场上有采用无残压全隔离的电流检测原理的电流变送器，选用单匝一次穿芯电流互感器，将测量结果用总线进行传输[2]。该电流变送器采用先进的补偿技术，所以通用性好，可互换测量，测量范围在0.05～5.00mA。各个电流变送器将采集到的信息通过RS485总线传送到集中监测主机上，从而实现对避雷器的集中监测，其原理如图2所示。

图2集中监测原理图

3.2采用新型监测装置

对于新建的变电站或者变电站规模较小，更换整站监测装置所需成本较小时可以考虑此方案。

目前避雷器采集泄漏电流的方法主要有以下三种：小电压信号法、穿心TA获取电流信号法、串接电阻取电流信号法。但是因为计数器两端的电压和电流一般成非线性关系，很难满足小电压信号的测试要求；穿心式电流互感器虽然随著技术的发展，精度已经非常的高，但是因为避雷器大多在户外，受环境影响较为明显，而且采集的信号必须通过滤波放大环节，从而进一步增加了测量的误差。而串联电阻电流信号号因为远离简单、精度高等优点被广泛采用。

该方法就是基于避雷器泄漏电流模拟量的串接电阻取电流信号法，来对传统监测装置装置进行改进。综合串接电阻取电流信号法和避雷器泄漏电流表的工作原理，对其避雷器计数器内部电路做一定改造。既在电流表回路串联一个精密电阻，通过监测精密电阻上的电压信号，并进行数字化处理，再传输至中央监测主机上。

根据利用阻性电流基波分量来判断避雷器运行工况的原理，通过对采集的电流电压信号进行傅里叶（FFT）分析，如公式(1)、(2)所示。

这种新型的计数器对其内部做了一定的改进，并增加了数字传输接口，通过对采集的到的电流电压信号就行就地数字化，通过网络传输到中央监测主机，从而实现对避雷器的集中监测。

4现场建议

随着科学技术的发展，大多避雷器的检测装置已经具备在线监测以及数据实时传输功能，采集和传输功能模块化，对于新建的智能变电站可以选择这种新型的监测装置。虽然变电站的建设成本将会有所增加，却会减少后期的维护工作，提高人员的维护效率，从长远来看是非常经济的。

对于已经建成投运的变电站，可以选择对其进行改造。在进行改造过程中应具体情况具体讨论。通过对中央监测主机的合理布局，可以节约传输数据总线的用量，减少数据的干扰和衰减。对于110kV及以上设备较多的变压器，建议没30个左右避雷器配置一台中央监测分机，再由各监测分机将数据传输至中央监测主机，通过对各分机的合理布局来减少数据总线的敷设。

5总结

这种集中监测方式，运行人员无须定期到现场进行烦琐的抄录避雷器的运行状况，由监测中心的中央监测主机及时掌握运行设备的健康状况，并且通过局域网的访问还可实现远程查看监测数据，使运行人员及时掌握并提前处理事故隐患，保障电力电网安全供电。本文所提到的改造方案可作为相关技术人员的参考。

参考文献:

[1]张一尘.高电压技术[M],中国电力出版社，2012：112-116.

[2]王叶坤,黄洪全.一种新型分布式金属氧化锌避雷器在线监测系统[J].仪表技术，2008（7）：29-32.

[3]汤宗亮,衡思坤.分布式避雷器在线监测系统中阻性泄漏电流的数字采样和计算方法[J].水电能源科学，2013（1）：198-202.