摘要： 本篇文章讲述了避雷器带电测试采用自补偿法会引起错判和漏判，而PT参考电压法却能够利用相角差φ准确诊断变电设备的状态，并两个举例说明：一、GIS内避雷器带电测试数据异常时，根据相角差φ画出参考电压和全电流的向量图，判断出避雷器底座引线已经在GIS内短接，自补偿法无法判断；二、自补偿法会将阻性电流大小进行修正，会漏判一些已存在缺陷的避雷器，而PT参考电压法能够准确显示数据，使问题避雷器无法遁形。

1、 利用PT参考电压法查找GIS内避雷器底座引线错接问题

1.1避雷器的在线监测仪异常现象，采用自补偿法无法准确诊断。

2009年3月20日对西塘变避雷器（避雷器为GIS内的）进行带电测试，测试110kV梧西Ⅱ回1121线路避雷器时，发现在线监测仪A相指示400 μA ，B和C相的在线监测仪均为200 μA ，是A相的一半。用氧化锌避雷器带电测试仪MD810的自补偿法测试B或C相时如图1所示（MD810测试仪相当于将在线监测仪短接，全电流基本通过MD810测试仪入地，所以监测仪指针指示应为零。），B相和C相的在线监测仪同时为零。1121线路避雷器带电测试的数据如表1，采用自补偿法。

表1西塘变1121避雷器带电测试的数据（自补偿法）：

首先B相和C相的监测仪数据是相近，均为200 μA ，是A相的一半；其次测试B相或C相时，B相和C相在线监测仪同时为零，也就是说短接一相的监测仪，两相监测仪却都为零；第三B相和C相的全电流和阻性电流的测试数据是一样的。综合以上的情况，当时我们简单地认为所测量B相和C相可能是同一相，也就是说B、C相在线监测仪是分流了两相避雷器中某一相的全电流，另一相避雷器底座可能是悬空的。另外B相和C相的阻性电流数据超过200μA，需要查明原因。为了进一步确认到底是哪一相避雷器底座悬空，便决定采用从PT取参考电压的方法来验证。

1.2相角差的概念

首先介绍相角差φ的定义，金属氧化物避雷器的等值电路可以近似地用电阻和电容并联表示如图2a），正常运行时金属氧化物避雷器跨接相线和地之间，因此作用于避雷器上的电压（相电压Ux）和流过其中的全电流Ix之间产生相角差Φ，如果以电源电压Ux为其准相量，则通过避雷器的电压、电流向量图见图2b）。总电流Ix在电压Ux方向投影（有功分量）为阻性电流Ir＝IxcosΦ和在垂直方向投影（无功分量）为容性电流Ic＝IxsinΦ。一般情况下全电流变化不大，阻性电流大小也可以通过相角差大小反映出来。在正常运行情况下，流过避雷器的主要为电容电流，阻性电流只占很小一部分，约为10％～20％，也就是相角差≥80°，说明避雷器性能良好。

1.3 采用PT参考电压法画出电流和电压向量关系图，做出正确诊断。

我们在3月21日又对西塘变1121避雷器进行带电测试，采用从PT取参考电压方法进行测量，根据相角差来判断是哪一相避雷器底座未引出。测量仪器为AI-6103，数据如表2。

表2采用从PT取参考电压法，仪器为AI-6103

按表2的数据描绘向量图（为了方便，将角度约等整数），如图3，ABC为电压方向，设B相测量的全电流为I 测 ，根据表2，B相的相角差∠I 测  OB≈20°，设C相测量的全电流为I 测 ‘ ，其相角差∠I测 ‘ OC≈140=∠I测 ‘ OB+∠BOC，∠I测 ‘ OB =140-∠BOC =140-120=20°，    ∠I 测 OB =∠I 测 ‘ OB ，可见I 测 和  I 测 ‘ 几乎是重复，由此可知，BC相测量确实是同一变量，就用I 测 表示。正常情况下，B、C相全电流分别为I B 、I C 。设B相的相角差∠I B OB=80°，C相的相角差 ∠I C OC = 80°，正常全电流和I测夹角为多少呢？∠I B OI 测 =∠I B OB-∠I 测 OB= 80-20 = 60°，∠I C OI 测 =∠I 测 OC-∠ I C OC=140-80=60°，也就是说正常的全电流和I测的夹角大约均为60°，且I B 、I C （参考A相全电流）和I 测 （根据表2中BC相的全电流）的幅值也基本相同的，△I B OI 测 和△I C  OI 测 是等边三角形，I B OI C I 测 是平行四边形，也就是说I 测 是I B 、I C 向量和，即I 测 实际就是B、C相全电流之和，由此我们得出：B、C相避雷器的底座引线在GIS内已经短路后再分别引出。由于是假设避雷器性能良好（相角差≈80°）的情况下推算出的结论，也证明了BC相避雷器是好的。

这就能解释避雷器在线监测仪所有异常现象：首先BC相全电流之和的幅值和正常运行避雷器的全电流幅值相似，容易被认为是其中一相避雷器的全电流，造成误判断；其次BC相全电流之和的电流幅值被两个在线监测仪所分流，所以为A相的一半；其三也解释了BC相的相角差异常的原因；其四由于避雷器底座引线在GIS内已经发生短接，也就是在监测仪前已经短接，所以两相监测仪在带电测试时会同时为零。

5月份西塘变1121避雷器停电检修，拆开引线面板如图4，B相的接头和C相的引线紧紧靠在一起，B相的引线有明显的C形压痕，验证我们之前的分析是正确。更换C相红色热套塑并重新布线后，恢复送电后我们又进行避雷器带电测试，数据恢复正常见表3，缺陷消除。表3西塘表1121避雷器检修后的带电测试数据

表3西塘变1121避雷器缺陷消除后的带电测试数据

2、PT参考电压法较容易发现阻性电流增大，由此发现某产品的家族缺陷。

2.1避雷器带电测试方法不同，阻性电流大小差异较大，影响判断

2010年6月22日对温厝变避雷器带电测试，发现1121线路避雷器B相全电流和阻性电流都略有增长，见表4， B相得全电流比2009年的增大了100μA，自补偿法中阻性电流增大只有20μA左右，且数据在合格范围内，如果仅仅从阻性电流增量来看，很容易忽视这次带电测试的异常数据，有着多年审核带电测试数据经验的我，觉得阻性电流增大比全电流增大的幅度还小，不符合常理，建议采用PT参考电压法，全电流与自补偿法相差不大，阻性电流明显增大3倍多，达到337μA，远远超过规程规定250μA，相角差是66.07°＜74°，说明该相避雷器性能差，其阀片已存在受潮劣化。从表4数据相互比较可看出，自补偿法会修正数据，阻性电流大小可能反映不出真实状态，应尽量采用PT参考电压法。

表4温厝变1121避雷器历次带电测试的数据

2.2其他试验方法验证避雷器存在缺陷

7月7日晚，我们又对1121线路避雷器进行红外测温，发现B像避雷器整体发热，较A、C两相温度高2.4℃，认为该相避雷器已受潮，如图5，

7月8日将该组避雷器退出运行，进行停电直流试验，试验数据见表5，根据规程规定I75%U1mA不大于50μA，B相避雷器I75%U1mA为56μA，已超标。

表5温厝变1121线路避雷器停电试验的数据

7月13日，生产部、电科院、厦门局、生产厂家有关人员在电科院实验室共同对该支避雷器进行解体试验分析，发现该相避雷器底部下端盖内部中心位置以及芯棒下端电极均有黑色物质（如图6所示），该黑色物质系由底部下端盖金属受潮氧化引起的。在对下端盖抽气孔检查时，发现其密封螺丝处有锈蚀痕迹，用螺丝刀可以很轻松旋下，表明密封球密封不到位，底部受潮系由该处密封不严引起的。注胶孔密封不严是导致避雷器受潮的直接原因，属工艺流程缺陷引起，省内发生过几起同样的故障，省公司生产部确认这为该产品的家族缺陷。

3、结论：

避雷器带电测试自补偿法，其测量的数据因经过仪器修正后，会掩盖一些信息，导致判断失误。而PT参考电压的方法，测试参数多一个相角差φ，可以通过画向量图，确定全电流的相位，通过参考电压和全电流真实相位和理论相位关系的分析，可判断GIS内的避雷器底座引线可能存在错接、短接，且相角差φ大小与阻性电流相呼应，也可以反映避雷器性能的好坏，更些直观发现问题所在，从2011年开始，避雷器带电测试全部采用PT参考电压法。

参考文献

张德名《 浅析金属氧化物避雷器的带电测试 》福建电力与电工2005年3期

刘勋、王丽君《 金属氧化物避雷器带电测试数据及原理分析 》中国科技信息2008年23期

作者简介：

李建英（1977-）电气工程师 主要研究方向：高电压试验和测量技术；

蔡曙明（1974-）高级技术 主要研究方向：高电压试验和测量技术；