葉 萍

(蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電子與通信工程系，江蘇 蘇州 215104)

無殘壓大通流避雷器監(jiān)測(cè)器測(cè)試儀的研發(fā)

葉 萍

(蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電子與通信工程系，江蘇 蘇州 215104)

無殘壓大通流避雷器監(jiān)測(cè)器具有無殘壓、大通流、高精度的特點(diǎn)，近年來在高壓交流電網(wǎng)中得到廣泛的應(yīng)用.通過對(duì)監(jiān)測(cè)器工作原理進(jìn)行分析，研究新的針對(duì)監(jiān)測(cè)器的預(yù)防性試驗(yàn)方法，并將測(cè)試回路集成模塊化，制作成測(cè)試儀，方便預(yù)防性試驗(yàn)時(shí)使用.

避雷器；監(jiān)測(cè)器；無殘壓；計(jì)數(shù)器

目前電網(wǎng)逐漸強(qiáng)大，超高壓、特高壓以及智能化、集中化管理也逐步推廣.而無殘壓大通流避雷器監(jiān)測(cè)器由于其具有無殘壓、大通流、高精度，且無需外附電源的特點(diǎn)，近年來在高壓交流電網(wǎng)中得到廣泛的應(yīng)用.但由于其自身的特點(diǎn)使得傳統(tǒng)的預(yù)防性試驗(yàn)方法無法對(duì)此類監(jiān)測(cè)器中的計(jì)數(shù)器進(jìn)行放電測(cè)試.本文通過對(duì)此類監(jiān)測(cè)器工作原理進(jìn)行分析，摸索出新的試驗(yàn)方法，并將測(cè)試回路進(jìn)一步模塊化、小型化，封裝成測(cè)試儀,在同行中推廣應(yīng)用，取得滿意的效果.

1 傳統(tǒng)避雷器監(jiān)測(cè)器中計(jì)數(shù)器測(cè)試方法分析

避雷器監(jiān)測(cè)器安裝在避雷器低壓端與大地之間，監(jiān)測(cè)器一般由毫安表及雷電計(jì)數(shù)器組成.監(jiān)測(cè)器中的毫安表平時(shí)記錄避雷器泄漏全電流，便于巡視人員觀察和判斷避雷器的運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)雷電入侵時(shí)，避雷器對(duì)地放電，監(jiān)測(cè)器中的雷電計(jì)數(shù)器動(dòng)作并累加計(jì)數(shù)，巡視人員即可得知避雷器的放電次數(shù)[1].

圖1為傳統(tǒng)避雷器監(jiān)測(cè)器中計(jì)數(shù)器試驗(yàn)方法示意圖.圖中運(yùn)用5 000 V的絕緣電阻表對(duì)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)電容進(jìn)行充電，然后用充電的電容對(duì)監(jiān)測(cè)器中計(jì)數(shù)器進(jìn)行放電，模擬雷電入侵，使其計(jì)數(shù)器動(dòng)作.即傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)器計(jì)數(shù)器只需要提供足夠高試驗(yàn)電壓即可使計(jì)數(shù)器動(dòng)作，從而完成測(cè)試工作.

2 無殘壓大通流避雷器監(jiān)測(cè)器工作原理

圖2為無殘壓大通流避雷器監(jiān)測(cè)器內(nèi)部電路示意圖.當(dāng)避雷器正常運(yùn)行時(shí)，500 kV母線、避雷器及避雷器監(jiān)測(cè)器形成一串聯(lián)回路并接地.監(jiān)測(cè)器中整流回路對(duì)內(nèi)部電容器充電，當(dāng)雷電入侵母線時(shí)，監(jiān)測(cè)器內(nèi)部間隙擊穿，避雷器對(duì)地放電泄放雷電流.監(jiān)測(cè)器內(nèi)部間隙擊穿時(shí)產(chǎn)生的脈動(dòng)電流經(jīng)感應(yīng)線圈及整流回路，觸發(fā)晶閘管動(dòng)作，電容器對(duì)計(jì)數(shù)器放電，從而使計(jì)數(shù)器動(dòng)作.從監(jiān)測(cè)器的工作原理可知，此新型監(jiān)測(cè)器的放電計(jì)數(shù)器動(dòng)作需要2個(gè)條件：①提供工作電流對(duì)其內(nèi)部電容器充電；②提供放電電壓，使其間隙擊穿[2].做預(yù)防性試驗(yàn)時(shí)，避雷器不帶電，無法給監(jiān)測(cè)器提供工作電流，故傳統(tǒng)試驗(yàn)方法對(duì)此類監(jiān)測(cè)器失效.

3 無殘壓大通流避雷器監(jiān)測(cè)器測(cè)試方法

3.1 電流回路的設(shè)計(jì)

使用的避雷器監(jiān)測(cè)器型號(hào)為JCQ(WS)-A16.從廠家提供的說明書可知，此類型監(jiān)測(cè)器最小持續(xù)工作電流要求為1 mA.為了試驗(yàn)人員的安全，采用低電壓輸出的電流試驗(yàn)回路，如圖3所示.圖中調(diào)壓器與20 kΩ電阻及監(jiān)測(cè)器形成一串聯(lián)回路，監(jiān)測(cè)器內(nèi)阻較小，當(dāng)調(diào)壓器電壓輸出20 V左右時(shí)流過監(jiān)測(cè)器的電流約為1 mA.在此條件下用充滿電的電容器對(duì)監(jiān)測(cè)器中計(jì)數(shù)器進(jìn)行放電，檢驗(yàn)試驗(yàn)效果.

3.2 電流回路的改進(jìn)

采用上述辦法搭建電流回路后，用充滿電的電容器對(duì)監(jiān)測(cè)器放電，監(jiān)測(cè)器中計(jì)數(shù)器仍然不動(dòng)作且顯示監(jiān)測(cè)器欠壓，如圖4所示.欠壓說明提供的電流仍然不能滿足監(jiān)測(cè)器正常工作電流的要求.針對(duì)上述問題，聯(lián)系廠家得知，此類型監(jiān)測(cè)器內(nèi)部有整流回路，對(duì)電流波形有較高要求，需要標(biāo)準(zhǔn)的正弦波.經(jīng)過分析研究，考慮在電流回路中串入大電阻，以改善波形，這就需要提高電壓以保證監(jiān)測(cè)器持續(xù)工作電流的大小.故嘗試在電流回路中將限流保護(hù)電阻提高至1 MΩ，為保證持續(xù)工作電流的大小，增加一個(gè)干式壓變，提高試驗(yàn)回路的電壓.當(dāng)工作電流升至1 mA時(shí)，用充好電的電容器對(duì)監(jiān)測(cè)器進(jìn)行放電.如圖5所示.

利用上述方法監(jiān)測(cè)器能夠按照預(yù)期設(shè)想使監(jiān)測(cè)器計(jì)數(shù)器正常動(dòng)作.證明修改后的接線方式能夠使得這種新型的監(jiān)測(cè)器順利動(dòng)作，試驗(yàn)得到了成功.改進(jìn)后實(shí)際試驗(yàn)接線圖如圖6所示.

當(dāng)電流試驗(yàn)回路中電壓升到1 kV時(shí)，放電電容器用5000 V搖表充電，試驗(yàn)人員在試驗(yàn)時(shí)稍有不慎就會(huì)有觸電的危險(xiǎn)；同時(shí)試驗(yàn)回路用到的干式壓變體積大，重量重，不便于搬運(yùn)，所以急需對(duì)測(cè)試回路進(jìn)行小型化、集成化和封裝化.

3.3 電壓回路的改進(jìn)

考慮到測(cè)試儀器中要小型化、集成化，所以將電壓回路采用倍壓整流回路，同樣可以達(dá)到試驗(yàn)電壓的要求，而且完全滿足儀器封裝的要求，只需要變壓器、電容、二極管等電子器件[3].電壓回路的改進(jìn)如圖7所示.

圖7 電壓回路的改進(jìn)

3.4 測(cè)試回路的完善

為了使電流回路進(jìn)一步簡(jiǎn)化和完善，加入了標(biāo)準(zhǔn)的毫安表和電壓表、單相調(diào)壓器、變壓器、限流保護(hù)電阻，如圖8所示.

設(shè)計(jì)好電路后，再加裝電流采樣以及電壓采樣單元實(shí)現(xiàn)結(jié)果的顯示和反饋，從而方便試驗(yàn)人員獲取相關(guān)信息；同時(shí)，電壓輸出端會(huì)有瞬間的高壓產(chǎn)生，故電壓輸出連接導(dǎo)線考慮使用丁晴導(dǎo)線，保證試驗(yàn)操作人員的安全.通過多次試驗(yàn)，驗(yàn)證了新型監(jiān)測(cè)器測(cè)試儀可操作性和安全性，完全滿足試驗(yàn)要求[4].

圖8 完善后的測(cè)試回路示意圖

4 結(jié)論

通過對(duì)JCQ(W)型無殘壓大通流避雷器監(jiān)測(cè)器工作原理的分析，設(shè)計(jì)了電流試驗(yàn)回路及電壓試驗(yàn)回路，驗(yàn)證了兩試驗(yàn)回路的正確性，并在此基礎(chǔ)上將電流試驗(yàn)回路及電壓試驗(yàn)回路小型化、集成化，制作成符合試驗(yàn)要求的無殘壓大通流避雷器監(jiān)測(cè)器測(cè)試儀.此測(cè)試儀體積小、重量輕，便于攜帶.近年來在公司內(nèi)得到了推廣應(yīng)用，節(jié)省了人力、物力，提高了工作效率，取得了較好的效果.

[1]陳化鋼. 電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)技術(shù)問答[M]. 北京：中國(guó)電力出版社，2005.

[2]周澤存，沈其工，方瑜，等. 高電壓技術(shù)[M]. 北京：中國(guó)電力出版社，2007.

[3]張緯鈸，何金良，高玉明. 過電壓防護(hù)及絕緣配合[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2002.

[4]陳天翔. 電氣試驗(yàn)[M]. 北京：中國(guó)電力出版社，2006.

Research and Development of Surge Arrester Monitor Test Device With Non-Residual Voltage and High Peak Current

YE Ping

(Department of Electronic and Communication Engineering，Suzhou Institute of Industrial Technology，Suzhou 215104，China)

Surge arrester monitor with the characteristics of non-residual voltage，high peak current and high precision has been widely used in high voltage ac power grid in recent years.Firstly，the working principle of monitor is deeply analyzed and the novel preventive test method for monitor is researched；Secondly，the test loop is integrated，modularized and made into test device，which is convenient to use in preventive test.

surge arrester；monitor；non-residual voltage；counter

TM93

A

1008-5475(2012)04-0027-03

2012-08-18；

2012-09-30

葉 萍(1969-)，女 ，上海人，高級(jí)工程師 ，主要從事電子測(cè)量技術(shù)研究.

(責(zé)任編輯：沈鳳英)