氧化锌避雷器(MOA)的在线监测

氧化锌避雷器在线监测技术初探氧化锌避雷器作为限制电力系统过电压的重要设备，其性能的优劣对电气设备安全运行起着重大的作用。

近年由于其阀片老化、电气性能变坏而引发的爆炸事故时有发生，给电网安全运行带来了严重的威胁。

因此对氧化锌避雷器性能的判断仅仅依赖停电试验是不够的，而如何监测它在运行中的性能更加重要。

2氧化锌避雷器的监测方法2.1 全电流法全泄漏电流法是早期氧化锌避雷器在线监测广泛使用的一种方法，该方法便携可靠，操作性很强，易于实现。

当避雷器在运行中老化或受潮时，其全泄漏电流中阻性电流增加，从而引起全电流随之增加，可以根据这一特征来判断避雷器的运行状况。

但是准确度较低，这对于发现氧化锌避雷器早期故障很不利。

2.2 阻性电流法阻性电流法主要是测量流经氧化锌避雷器的总泄漏电流的有效值、阻性电流的峰值以及功率损耗的平均值，通过观察其变化来发现氧化锌避雷器的内部故障。

阻性电流法在实际应用过程中具有自身独特的优势，但容易受到容性高次谐波电流的影响。

2.3 基波电流法基波电流法也称投影法，该方法简单方便，不易受电网谐波干扰，具有较高的精确度，在一些情况下能够灵敏地反映氧化锌避雷器的状态。

基波法是使全电流通过一个低通滤波器，去掉高次谐波，只保留基波部分，其总泄漏电流中只有阻性基波电流做功产生热量。

因此它对阀片老化的判断不如测量出含有高次谐波成分的阻性电流峰值有效。

2.4 三次谐波法三次谐波法也称零序电流法，通过检测氧化锌避雷器三相总泄漏电流中阻性电流三次谐波分量来判断其总阻性电流的变化。

当电网电压含有谐波成份时，该测试方法无法排除容性三次谐波电流对测量结果的影响，因而测量误差较大。

2.5 温度监测法温度监测法是一种全新方法，简单实用，通过测量因避雷器功耗而产生的避雷器本体温度升高来反映避雷器的老化程度。

此外它还能对避雷器表面污染影响泄漏电流的大小进行监测，然而它只能在在线监测的避雷器中应用，如果避雷器已投入运行就不能使用。

技术讲课教案题目：氧化锌避雷器的在线监测授课人：马拉多纳当前采用的MOA一般不含间隙，在交流电压作用下，避雷器的总泄漏电流（全电流）包含阻性电流I R（有功分量）和容性电流I C（无功分量）。

在正常运行情况下，流过避雷器的主要电流为容性电流，阻性电流只占很小一部分，约为10%～20%左右。

当阀片老化、避雷器受潮、内部绝缘部件受损以及表面严重污秽时，容性电流变化不多，阻性电流增加较大。

因此对氧化锌避雷器进行全电流检测，方法简单，可以在一定程度上反映避雷器的绝缘状况，但不如检测阻性电流灵敏。

氧化锌避雷器的在线检测通常有补偿法和谐波法两种。

补偿法误差较小，但测量时必须引入电网电压信号，有时无法实现。

谐波法测量时无需动用电网的PT，不须断开避雷器的接地线，仅用钳型CT直接钳在避雷器的接地线上，即可测得氧化锌避雷器的全泄漏电流和阻性泄漏电流。

此外，在氧化锌避雷器的在线检测中，越来越多地采用数字化测量和谐波分析技术，简化硬件电路和测量方法。

一、全电流带电检测全电流带电检测原理如图所示。

使用交流毫安表或万用表的交流毫安档，也可用经桥式整流器连接的直流毫安表，并接在动作记数器或接地开关上测量全电流，这是一种简便可行的方法。

当电流增大到2～3倍时，往往认为已达到危险界限。

现场测量经验表明，这一标准可以有效地检测氧化锌避雷器在运行中的劣化。

图中R 3是保护阀片，保护间隙为放电管，用以防止避雷器劣化后的较大电流引起的设备损坏。

并联在动作计数器上时应考虑动作计数器内阻的影响。

二、补偿法检测阻性电流氧化锌避雷器阀片的劣化反映为阻性电流增大。

因此，直接测量阻性电流I R 反映氧化锌避雷器的劣化更为灵敏。

直接测量阻性 I R 需要同时抽取系统电压信号，以便能够借以消除总泄漏电流中的容性电流分量。

其基本原理与容性设备的阻性电流检测相同，如图上图所示。

采用这种类型的阻性电流检测仪比较方便实用，因为它是以钳形电流互感器取样，不必断开原有接线，而且不需人工调节，自动补偿到能直接读取I R 及P 。

电网氧化锌避雷器在线监测和带电测试技术规定一、总则1．电网35～110kV变电站过电压保护采用氧化锌避雷器。

为了做好氧化锌避雷器的在线监测和带电测试这项工作，保证避雷器与电网设备的安全运行，特制定本规定。

2.本规定适用于35kV及以上氧化锌避雷器的在线监测；110kV氧化锌避雷器带电测试。

公司所属各部门、基建安装单位均应按此规定执行。

二、在线监测（一）在线监测装置的技术要求1．带有避雷器动作次数计数器的在线监测装置应符合JB2440-91《避雷器用放电记数》标准的规定，其表面清晰、直观、密封可靠，上下端与接地线应能可靠连接。

2．在线监测装置准确测量的量程应能满足下表要求，超过准确测量量程后应具有限幅功能，在最大量程内，限幅的电流应满足下表要求：1.在线监测装置应安装在易于观察处，在保证安全要求的前提下，高度宜低些。

2．在线监测装置上部引线与避雷器底部的引下线宜采用软连接过渡，或带有伸缩结构的硬连接。

为排除由于MOA 底座用4个小瓷瓶支撑，螺栓孔易积水分流所致在线监测仪数值明显降低，底座选用单个大瓷柱支撑。

3.避雷器的底座无论气候状况如何变化应保持绝缘良好，否则应采用防雨等措施。

4.在避雷器爬距留有裕度的条件下，在线监测装置宜采用屏蔽安装。

（三）运行监测1.安装在线监测装置后，应每天抄表一次（无人值守站至少每周抄表一次），除记录泄漏电流外，还应记录时间、运行电压、环境温度、气候状况等参数。

在雷电季到来之前，各站应对避雷器进行全面检查，登记避雷器放电次数，同时检修部应及时消缺，保证避雷器保持可投状态。

2.变电部在避雷器投运后，应确定所安装避雷器在晴天时运行电流正常值的变化范围（可以以两周记录的电流值变化范围来确定）。

若在正常运行状态下，晴天或采用屏蔽安装的避雷器的运行电流增加到正常值上限的1．1倍；雨天或湿度大于85%时，避雷器的运行电流增加到正常值上限的1．2倍，记录人员应及时上报生技部，并每天增加一次抄表。

氧化锌避雷器在线监测系统一系统发展背景金属氧化物避雷器(下文简称MOA)以其优异的技术性能取代了其它类型的避雷器，成为电力系统的主要保护设备。

但MOA无放电间隙，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在雷击电流作用下动作时发生劣化，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的击穿损坏和爆炸。

所以监测运行中MOA的工作状态，正确判断其运行状况是非常必要的。

氧化锌避雷器阻性电流的量值通常占全电流的10%～20%，即使阻性电流增长了100%，但反映到全电流上可能只有5%的变化。

再者，受潮引起的增长与劣化引起的增长，仅仅依靠全电流的峰值变化是不可能准确判断的。

氧化锌避雷器在线监测系统反映的是氧化锌避雷器正常运行时的阻性基波电流及1、3、5次谐波电流，因而能真实监测氧化锌避雷器的运行状态。

国标上规定线路避雷器的使用寿命为额定冲击电流下18次。

系统通过实时监测氧化锌避雷器动作电流的大小，并对雷击大电流和小电流分别计数。

大电流和小电流计数值通过系统通讯网络上传到服务器。

服务器完成数据分别进行保存、处理和显示。

以指示氧化锌动作的总次数和避雷器雷击电流中大电流所占的次数。

根据大电流和小电流的动作次数和预设次数进行比较并提供报警信息。

二系统概述系统通过安装在每组氧化锌避雷器接地线上的泄漏电流和冲击大电流传感器，对氧化锌避雷器的工频泄露电流、雷击动作电流进行峰值和次数取样。

通过分布式安装的监测单元(LC)对信号进行采集、处理和转换为数字信号。

由无线通讯网络和RS485通讯网络组网后连接至站内的保护小室或主控室的网关或服务器上，网关完成数据保存及数据远传，工作站或远方服务器完成数据分析处理及打印。

系统采用数字化总线技术，杜绝被测信号的长距离传输及地电位的影响。

信号取样采用穿芯结构的有源零磁通设计技术，快速采集大动态范围的电流信号，真实有效地反映氧化锌避雷器正常运行时的阻性基波电流及1、3、5、7、9次谐波电流，并在软件上采用数字信号处理技术及分析系统，可有效地滤除干扰，使采集信息基本不受环境温度及电磁干扰的影响，解决电容型设备末屏电流信号的精确取样问题。

Telecom Power Technology运营维护技术 2024年3月25日第41卷第6期199 Telecom Power TechnologyMar. 25, 2024, Vol.41 No.6潘俊锐，等：氧化锌避雷器的在线监测技术要点监控中心，以便管理人员做出正确决策。

总之，在线监测系统通过相关功能对氧化锌避雷器进行信息采集与分析，确保其稳定运行。

2　氧化锌避雷器的在线监测技术要点2.1　在线监测系统对时在对氧化锌避雷器基波阻性电流法与谐波分析法原理的研究中发现，在线监测系统采样工作的同步性对最后的监测结果影响巨大。

虽然系统监测的泄露电流数值极小，但是极小的误差会造成较大误差。

因此，在线监测系统对采样工作的同步性具有极高要求，技术人员须对系统进行对时调整。

对时方法有2种：一是采用GPS 同步授时模块进行对时，该模块可以在2 ns 内进行同步授时，减少时间误差；二是技术人员可运用IRIG-B 码时钟进行对时，抗干扰能力极强，确保传输信号稳定，进而使接受信号精度极高。

但精度过高会耗费巨大成本，因此技术人员应根据系统需求进行合理的精度选择。

现阶段，精度选择可分为 1 μs 、1 ms 、10 ms 以及1 s ，只须确保其精度可以满足系统最小分辨率[2]。

因IRIG-B 码时钟得对时成本较低，虽然对时精度不如GPS 同步授时模块，但可以满足系统需求。

因此，技术人员可利用IRIG-B 码时钟进行对时，确保采样同步。

2.2　在线监测信号去噪在氧化锌避雷器的数据采集工作中，获取的数据存在多种杂波。

因氧化锌避雷器的泄露电流值极小，若未进行去噪处理，则容易导致监测结果存在误差，无法准确反映氧化锌避雷器的真实情况。

基于此，技术人员应合理选择数据处理算法进行去噪。

小波去噪技术可以对收集到的信号加以分解，在信号分解后，保留有用的信号内容，将无用的信号系数取值为0，完成去噪工作。

通过多次分解去噪，最终可以得到有用信息。

简述氧化锌避雷器的在线检测方法摘要：避雷器是变电站保护设备免遭雷电冲击波袭击的设备。

当沿线路传入变电站的雷电冲击波超过避雷器保护水平时，避雷器首先放电，并将雷电流经过导体安全的引入大地，利用接地装置使雷电压幅值限制在被保护设备的雷电冲击水平以下，使电气设备受到保护。

氧化性避雷器在运行中，有泄露电流流过氧化锌阀片，电流中的有功分量会使阀片发热，从而引起它伏安特性发生变化，若长期作用将导致阀片老化，直至出现热击穿。

为此必须对其进行及时的预试，而相邻的电器主设备往往不能及时停运，因而必须采用带电测量的方法对其进行测量。

采用合理的试验方法，消除因相邻设备带电而带来的电磁干扰尤为重要。

关键词：氧化锌避雷器；在线检测；方法；应用1 氧化锌避雷器在线监测的重要性氧化锌避雷器取消了串联间隙，当泄露电流流过氧化锌阀片时，电流中的有功分量使阀片发热，引起它伏安特性发生变化，如果长期作用将导致氧化锌避雷器阀片老化，直至出现热击穿。

当避雷器受到冲击电压作用时，阀片也会在冲击电压能量的作用下发生老化；内部受潮或内部绝缘支架绝缘性能不良，会使工频电流增加，功耗加剧，严重时可能导致内部放电，这将导致主设备得不到保护，严重时可能发生爆炸，影响系统的安全运行。

而避雷器预试必须停运主设备，会影响设备的运行可靠性，并且会受运行方式的限制无法停运主设备，导致避雷器不能按时预试。

2、氧化锌避雷器的结构及原理氧化锌避雷器由主体元件，接线盖板，绝缘底座等组成，而220kV等级及以上还配备有均压环，改善电位的分布。

避雷器内部采用氧化锌电阻片为主要元件。

如果系统出现大气过电压或操作过电压时，氧化锌避雷器呈现低阻值，使残压被限制在允许值以下，从而可靠地对电力设备进行保护，而避雷器在系统正常运行电压下，它呈高阻值，从而使避雷器只流过很小的电流，现在一般氧化锌避雷器都装有泄露电流监视器。

氧化锌避雷器能释放雷电和释放电力系统操作过电压能量，从而保护电工设备避免受瞬时过电压危害，而且能够截断续流，不导致引起系统接地短路。

简述氧化锌避雷器的在线检测方法【摘要】氧化锌避雷器的在线检测主要是对氧化锌避雷器在线检测的几种方法的原理和优缺点进行分析比较，得出经济、实用、相对精确的检测方法，取长补短，提高避雷器在线检测的准确性。

【关键词】氧化锌避雷器；伏安特性；在线检测避雷器是保护电力设备免受因雷击过电压，对电力设备的安全稳定运行起着重要的作用。

氧化锌避雷器具有保护特性好、动作反应快、结构简单、体积小、质量轻等特点，得到了广泛的应用。

在使用中由于常在户外装设，所处的环境较恶劣，会使氧化锌避雷器日趋老化，使其绝缘性能降低，影响正常工作，严重的时候会使氧化锌避雷器失去作用，引起热崩溃，甚至发生爆炸。

因此，检测氧化锌避雷器绝缘特性是否完好就显得十分重要。

本文中主要介绍氧化锌避雷器的在线检测的原理和方法，就其中的几种进行比较和分析。

一、氧化锌避雷器的特性及检测原理氧化锌避雷器由于氧化锌阀片具有良好的非线性伏安特性，即图1所示，正常电压运行时，具有较大的阻抗特性，流过避雷器的电流很小（一般情况下会小于1mA），雷击或受冲击时，其过电压超过氧化锌避雷器的击穿电压时，阻抗会呈现较低的特性，使线路强大的冲击电流迅速流入大地，而使避雷器上所承受的电压不发生变化；当冲击过电压的幅值小于避雷器的击穿电压时，氧化锌避雷器仍然呈现较高的阻抗特性，呈现绝缘状态。

按照上述原理，可以得出氧化锌避雷器的等效电路图，即图2。

其中ux：避雷器运行电压；ix：流过避雷器的电流；iR、iC：流过避雷器的阻性电流分量iR和容性电流分量iC。

正常运行时流过氧化锌避雷器的电流ix很小，称为泄漏电流，泄漏电流中容性电流分量很大，而阻性电流分量很小。

为发生故障时，流过它的泄漏电流会发生变化。

目前检测氧化锌避雷器正常工作与否的基本原理是通过检测流过氧化锌避雷器的泄漏电流的变化情况来判断其是否工作在正常状态。

二、氧化锌避雷器在线检测的方法避雷器在线检测分为离线检测和在线检测。

采用离线检测法需将避雷器停用后再进行检测，会影响电力系统的正常供电。

专利名称：氧化锌避雷器(MOA)在线监测装置专利类型：实用新型专利
发明人：黄新波,章云,强建军,杨庆华
申请号：CN200920032142.0
申请日：20090309
公开号：CN201373895Y
公开日：
20091230
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型涉及一种避雷器，属于电性能监测领域，特别是一种氧化锌避雷器(MOA)在线监测装置，其特征是：它包括信号处理单元(1)、电流信号采样模块(2)、电压信号采样模块(3)、雷击计数模块(4)、电源模块(5)、无线通信模块(9)、A/D校准模块(6)、液晶显示器(8)和扩展RAM(7)；电流信号采样模块(2)、电压信号采样模块(3)、雷击计数模块(4)、电源模块(5)、无线通信模块(9)、A/D 校准模块(6)、液晶显示器(8)和扩展RAM(7)分别与信号处理单元(1)电连接。

它使所监测的阻性泄漏电流能够判断MOA的老化和受潮情况；实现了MOA带电运行时阻性泄漏电流的准确检测，将雷电计数脉冲信息通过GPRS/GSM通信模块传输到远程监测管理中心。

申请人：浙江纪元电气集团有限公司
地址：324100 浙江省江山市清湖镇路口村路口198号
国籍：CN
代理机构：西安慈源有限责任专利事务所
代理人：鲍燕平
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氧化锌避雷器在线监测技术有效性分析金属氧化锌避雷器（简称MOA）是确保电力系统安全、稳定运行的关键设备之一。

为保障电力系统的安全和稳定，每年很有必要对避雷器进行计划性的检修与试验。

本篇将从在线泄漏监测技术采用的测量方法，并结合实际案例出发，分析此种技术的在现场应用的有效性。

常见避雷器：民熔 HY5WS-17/50 氧化锌避雷器10KV高压配电型A级复合避雷器参数：产品型号: HY5WS- 17/50额定电压: 17KV产品名称:氧化锌避雷器直流参考电压: 25KV持续运行电压: 13.6KV方波通流容量: 100A防波冲击电流: 57.5KV(下残压)大电流冲击耐受: 65KA操作冲击电流: 38.5KV(下残压)注:高压危险!进行任何工作都必须先切断电流，严重遵守操作规程执行各种既定的制度慎防触电与火灾事故。

使用环境:a.海拔高度不超过2000米;b.环境温度:最高不高于+40C- -40C;C.周围环境相对湿度:平均值不大于85%;d.地震强度不超过8级;e.安装场所:无火灾、易燃、易爆、严重污秽、化学腐蚀及剧烈震动场所。

体积小、重量轻，耐碰撞运输无碰损失，安装灵活特别适合在开关柜内使用发电厂、变电站、输电线路是雷击灾害的高发区，无论是直击雷还是感应雷，都可能给区内的设备造成损坏，同时也对与其相连的的外部设备带来冲击。

因此电力系统中最常见的就是利用避雷器将此种雷击的损害减至最小。

避雷器的种类繁多，最为常见和应用范围最广的是MOA氧化锌避雷器。

此种避雷器的推广提高了电力系统运行的稳定性，产生了巨大的经济效益。

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）。

正常运行情况下，流过避雷器的主要是容性电流，阻性电流只占很小一部分，约为10%~20%。

当阀片老化，避雷器受潮，内部绝缘部件受损以及表面污秽时，容性电流变化不多，而阻性电流大大增加。

从而在其电阻阀片上产生热量，随着工作时间的延长，温度的的升高会造成避雷器电阻阀片的老化，从而使阻性电流持续增大恶性循环。

浅谈氧化锌避雷器在线监测的方法作者：程洋来源：《智富时代》2017年第11期【摘要】氧化锌避雷器是保护高压交流电气设备、线路免受雷电过电压和操作过电压损害的重要保护设备。

由于在使用中保护性能会逐渐劣（老）化，严重影响其保护性能，所以对其进行在线监测十分必要。

本文首先阐述氧化锌避雷器在线监测的意义，然后列举了目前国内外对氧化锌避雷器进行在线监测的常用方法，对各种方法的优缺点和应用场景进行分析和比较。

【关键词】MOA；总泄漏电流法；补偿测阻性电流；三次谐波法氧化锌避雷器（MOA）主要由ZnO阀片、压力释放装置、瓷套等组成。

ZnO阀片以ZnO 为主体，添加少量其它金属氧化物，是在以上的高温下烧结而成的电阻。

ZnO阀片比传统的碳化硅阀片具有更加优良的非线性特性，在正常工作电压下接近绝缘状态，可不需要串联间隙将电源与阀片隔开，故可以制成无间隙氧化锌避雷器。

氧化锌避雷器以其保护特性好、通流容量大、动作可靠及维护简便等优点，成为保护交流电气设备免受雷电过电压和操作过电压损害的重要设备。

然而长期遭受天气、温度、雷击、操作过电压及内部受潮等因素的作用趋于老化，严重时可能导致保护功能失效，影响电力系统的安全运行。

因此，为预防运行事故，对其绝缘状况进行在线监测意义重大。

一、在线监测的必要性分析根据《电力设备预防性试验规程》规定，每年或雷雨季节前要对避雷器进行预防性试验，主要项目是测量绝缘电阻、直流耐压试验等。

一般可通过预防性试验检查出是否存在内部受潮和阀片老化等缺陷，但ZnO阀片会在系统电压或其他因素的长期作用下会产生劣化，以至于常规的预防性试验没有发现任何问题，而在正常工作时或泄放雷电流时发生故障，导致大规模停电事故[1]。

出现这些问题，主要有以下原因：预防性试验的时间间隔较长，不能实时发现问题；试验电压与实际工作电压不一致，不能真实的反映设备的实际绝缘状况。

同时，还需要在停电状况下进行，势必影响系统的正常的运行。