金属氧化物避雷器状态监测技术的现状和发展
钟荣生 戴美胜
摘 ?要：在金属氧化物避雷器运行过程中，为了最大限度地保证其安全性，需要在运行之前对避雷器的效果进行试验，试验过程包括带电监测技术试验和在线监测技术试验。该文针对这2种监测技术现状展开了具体的阐述，并对金属氧化物避雷器状态监测技术的发展做出了分析，分别从温度测量法、避雷器设计技术、罐式避雷器技术、瓷套避雷器技术以及复合外套型避雷器技术方面展开具体的论述。
关键词：金属氧化物;避雷器状态;监测技术
中图分类号：TM206 ? ? ? ? 文献标志码：A
0 前言
20世纪80年代以来，已经有大量的高压MOA投入电网的运行状态中，将MOA技术应用在电网运行中，取得了比较理想的效果，大多数的电网都能够保证良好的运行状态，但是由于MOA技术投入运行的时间较长，随着时代的变迁，这项技术已经明显跟不上电网技术发展的步伐，并且在长年的使用中，避雷器的运行也已经出现了严重的老化现象，非线性特性也受到了一定的影响，因此在电网运行的过程中，对避雷器的性能检测显得越来越重要。
1 金属氧化物避雷器状态监测技术的现状
1.1 带电检测技术现状
带电检测的目的主要是检测是否有泄漏电流，同时对阻性分量进行试验，分别采取的2种方法是补偿法和数字谐波分析法。补偿测试法的实施是采取去掉容性电流分量的方法，要运用LCD-4型号的电子测量仪进行测量，虽然这种测量方法得到了广泛应用，但是仍存在比较明显的弊端，它的测量结果虽然直观，便于进行电流泄漏的判断，但是在现场进行测量的时候，还是难免会造成干扰，如何安全的选择参考电压，有效地排除相见干扰作用和系统谐波干扰等问题是如今在试验过程中遇到的最大问题。而数字谐波分析法，主要分为基波和三次谐波法，在测量的过程中，一旦系统中的谐波较大，对测量结果造成的干扰也是比较严重的，从而会出现较大的误差。
1.2 在线监测技术现状
目前在电力系统运行的过程中，采取的MOA检测技术手段还处于初级阶段，很多的技术设计也处于待完善的阶段，尤其是数字传感技术，在运行监测中提取的状态参数十分不理想，出现的误差率较大，而现在应用的最为广泛的方法是测量接地引下线上通过的泄露全电流，但是在此种测量方法的运行中，也仅针对于早期老化现象，对老化的程度灵敏度不够。而且这种测量方法在现场测量中经常出現失误，因此无法达到现阶段的在线监测技术要求。而将光纤取样技术引入进来，作为检测全程的电流，有效解决了在监测电压过程中的高压隔离现象和远传数据等问题，并且在检测的过程中，用于泄漏电流时的报警功能，相对灵敏度要差一些。
2 金属氧化物避雷器状态监测技术的发展
2.1 基于温度测量法
MOA在运行的过程中对能量的吸收会受到老化和受潮现象的影响，从而在很大程度上会引起温度的变化，在电压正常运行的情况下，MOA对能量的吸收会大于能力的消耗，这时温度变化也不大，但是在运行的过程中，有电压经过时，温度会迅速上升，但是随着电压的降低，其温度也会逐渐降低。但是如果遇到了老化和受潮现象，温度又会上升。虽然采用温度测量方法不是最直观了解运行状态的最佳手段，但是MOA运行状态综合参数会受到温度的影响，通过温度可以对MOA的状态进行初步判断，它是一种最快速和最简单的方法。
2.2 避雷器设计技术的发展
避雷器设计主要包括2个部分，分别是电气性能设计和机械性能设计，电气性能设计的原则是对避雷器实现电位控制，只有做好电位控制，才能够使电力的分布均匀、平稳，从而达到电场强度设计值的要求。在传统的避雷器设计中，主要是借助电路计算的方法来实现电力的均匀分布，并采用电流法通过验证。之后又升级到使用二元电场解析软件进行电厂的分析测算，同时利用氖灯管，对避雷器中的电阻片电位进行测量，这种测量的方法一直延续到20世纪90年代，但是这些技术在运用时还是略显粗糙，工作量也较大。因此如今很多世界上的著名生产厂家运用的都是三维电场解析软件进行电场的分析计算，该软件的运用能够对非均匀电压环做出有效分析，对其他介质的影响作用测算得也较为精确。
2.3 罐式避雷器技术的发展
在现阶段的发展中，以卓越技术领先的SF，它的气体为绝缘介质的气体绝缘金属封闭开关设备，即罐式避雷技术，此项技术具有占地面积小、无需维护及可靠性的显著优点，得到了业界人士的广泛推崇，在避雷器监测技术项目中得到了越来越广泛的应用。但是随着电压等级越来越高，为了与之相匹配，避雷器的体积也在不断增长，例如在330 kV以上的电压中，与之相配套的避雷器芯体需要采取单柱结构，因此通常避雷器会设计得十分高。为了有效地避免高度问题，高梯度电阻片的出现使800 kV以下的罐式避雷器的芯体都能够采用单柱结构设计，同时也使避雷器的结构构造变得更为简单合理，而且因为体积的缩小为运输过程也提供了极大便捷。
2.4 瓷套避雷器技术的发展
对于30 kV以上的电压等级，在电力运行的过程中避雷器的芯体十分容易受到地杂散电容的影响，导致在点位分布不均匀，避雷器的上部电阻片要承担超过自身承受能力的电压，电阻承受巨大的电压，其结果就是加速电阻片的劣化，不能保证电阻器的质量，则避雷器也会在运行的过程中损毁。为了解决这个问题，瓷套避雷器技术应运而生，瓷套避雷器的结构可以将500 kV避雷器的电压实现均匀分布，并将其控制在15%以内。这种结构有2个优点。1）减小瓷套直径，提高避雷器质量。2）减少零部件，使结构简化，提高可靠性。
2.5 复合外套型避雷器技术的发展
瓷套配电型避雷器在运行过程中，其中的不带压力释放装置具有故障率高的缺点，在运行故障发生时瓷套还易发生爆炸。基于这些运行中的缺点，国外具有先进技术的公司在20世纪70年代研发了复合型避雷技术，此种技术在运行的过程内部不易受潮，具有低电压避雷群套，安全性高，而且外形体积小，重量轻，在使用过程中十分方便，而且其耐污性能较高，因此复合外套型避雷技术一经研发就具有十分广泛的应用空间，目前在世界各国的发展速度都很快。就目前的技术水平，我国的电站性避雷器已经研制到了220 kV高压以上，同样具有体积小、便于安装的优点，将其安装在输电线路杆塔上，可以很大程度地提高线路的避雷水平。
3 结语
综上所述，无间隙金属氧化物避雷器监测技术的成功研制和推广，在电力系统电压保护方面的作用最为突出，可以说是一项实用价值极高的科研成果。这项技术的出现，成功地使电力系统中的电压防护技术向前迈进了一大步，有效提高了电压防护技术的水平。随着电阻片性能的不断完善和技术的不断进步，使如今的避雷器变得外观更为小巧、操作简单，监测技术也显著提升，从而使避雷器在电力运行的过程中充分地将保护性能和防护性能发挥出来，以实现最佳的发展效果。
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