吳培坤 甄志明 何錫忠

摘要：隨著電力電纜線路的增多，電纜終端避雷器的數(shù)量也隨之增多，定期對避雷器進(jìn)行絕緣電阻測試時，也需對避雷器放電計數(shù)器進(jìn)行測試來確認(rèn)其是否動作。本文針對目前市場對計數(shù)器檢測裝置的成本高、增加作業(yè)難度等缺點，提出了一種帶電壓診斷功能的避雷器計數(shù)器補充檢測裝置。該裝置可作為高壓發(fā)生器的補充裝置，無需額外配置電源即可進(jìn)行相關(guān)的測試。

關(guān)鍵詞：補充裝置;電壓診斷;避雷器計數(shù)器

引言

隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn)，電力電纜線路愈來愈多，電纜終端塔配備的避雷器數(shù)量也隨之增多。當(dāng)操作過電壓或雷電過電壓侵襲線路時，避雷器隨之動作接地，將過電壓導(dǎo)入大地，計數(shù)器數(shù)字跳轉(zhuǎn)。輸電運維檢修需要定期對避雷器進(jìn)行絕緣電阻測試的同時，也需對避雷器放電計數(shù)器進(jìn)行測試來確認(rèn)其是否能正確動作。由于電子兆歐表只能產(chǎn)生高電壓來測試避雷器的絕緣電阻，不具備測試放電計數(shù)器是否動作的功能，需要另外配備一個專用的計數(shù)器測試儀進(jìn)行測試。

現(xiàn)有計數(shù)器檢測裝置需要額外配備專用電源，檢修作業(yè)時面臨攜帶電源數(shù)量多、儀器重量大、繁雜等實際困難，同時需要配置專用測試儀來作業(yè)。在此背景下，本文提出一種電壓診斷功能的避雷器計數(shù)器補充檢測裝置，可無需額外配置電源即可測試，作為高壓發(fā)生器一種功能補充的檢測裝置。將該裝置配備于高壓發(fā)生器例如絕緣兆歐表等，可對避雷器進(jìn)行絕緣測試與計數(shù)器測試，提高了檢修作業(yè)效率。

1.補充裝置設(shè)計目標(biāo)

在主網(wǎng)供電設(shè)備中，避雷器是通過并聯(lián)放電間隙或非線性電阻的作用，對入侵流動波進(jìn)行削幅，降低被保護(hù)設(shè)備所受過電壓值，從而起到保護(hù)通信線路和設(shè)備的作用。避雷器不僅可用來防護(hù)雷電產(chǎn)生的高電壓，也可用來防護(hù)操作高電壓。

如今有計數(shù)器檢測裝置，但是需要采購新的儀器，而且儀器較大，自己額外需帶上電源，但市面缺少補充功能的裝置。這項發(fā)明的出發(fā)點源于此，最終研制出一款絕緣測試功能與計數(shù)器檢測的集成化裝置。對于只配備了電子兆歐表沒有避雷器放電數(shù)器測試儀的輸電線路運行部門而言，需進(jìn)行測試避雷器讀數(shù)器時，往往缺少設(shè)備。因此亟需研制一種功能補充的檢測裝置，可實現(xiàn)輕量化、成本低的同時，實現(xiàn)檢測避雷器讀數(shù)器是否完

好，具備較大的市場推廣前景。

2.補充裝置設(shè)計

2.1設(shè)計原理

正常情況下，避雷器處于截止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)作用在避雷器上的電壓超過其保護(hù)值時，避雷器導(dǎo)通，電阻下降，將電流泄入大地，避免了高幅值的過電壓對設(shè)備絕緣的損害，保護(hù)了與之并聯(lián)的電氣設(shè)備。當(dāng)避雷器在沖擊電壓作用下放電，造成對地短路后，避雷器計數(shù)器就會發(fā)生動作，進(jìn)行數(shù)字跳動。

為了模仿瞬間電壓發(fā)生，檢測計數(shù)器是否能正常跳動，本裝置基于雷擊瞬間電壓的模型，模擬出瞬間電壓放電，裝置波形圖如下圖2.1所示。波

形后半段為裝置監(jiān)測到高電壓后，進(jìn)行瞬間的放電，電壓水平瞬間降低。

2.2電路邏輯圖

當(dāng)避雷器進(jìn)行放電時，計數(shù)器將會更新表讀數(shù)，當(dāng)計數(shù)器受到損壞，計數(shù)功能不能使用，將無法對避雷器的運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。而對計數(shù)器進(jìn)行功能測試也基于其工作原理，模擬瞬間放電的發(fā)生。我們提出一種新型的附帶電壓診斷功能的避雷器計數(shù)器補充裝置，其電路邏輯圖如下圖2.2所示，包括放電裝置、充電裝置、電壓診斷裝置、狀態(tài)切換開關(guān)、電子兆歐表輸出端子。

3.裝置的實現(xiàn)

3.1裝置模型與功能實現(xiàn)

該檢測計數(shù)器的附加裝置由（1）PVC絕緣套筒;（2）雙聯(lián)開關(guān);合適容量的電容器、壓敏器件、指示燈等器件;（3）電路外接孔位組成。

（1）PVC絕緣套筒：用于高壓測試裝置的絕緣保護(hù)與防外力保護(hù)。將內(nèi)部電氣器件，如電容器、壓敏器件、指示燈等集成安裝于PVC絕緣套筒內(nèi)。絕緣套筒上下兩端可以旋轉(zhuǎn)打開，便于對內(nèi)部元件進(jìn)行更換或檢查。

（2）雙聯(lián)開關(guān)：用于變換設(shè)備運行狀態(tài)。運行狀態(tài)包括：充電狀態(tài)、試驗狀態(tài)、放電狀態(tài)。狀態(tài)為充電時，可通過外部高壓電源獲取能量;狀態(tài)為試驗時，可將內(nèi)部儲存的電能瞬間釋放，模擬瞬間放電的釋放;狀態(tài)

為放電狀態(tài)時，該裝置斷開輸入端與輸出端，進(jìn)行可靠的接地放電。

（3）電路外接孔位：作為裝置的輸入輸出端口。根據(jù)裝置運行狀態(tài)不同，該外接孔位分別連接輸入端或輸出端。

裝置外觀模型圖如圖3.1所示：

該設(shè)備從安全性與設(shè)備普及性出發(fā)，為了保證設(shè)備安全和輸入電壓的有效篩選，配置了電壓診斷模塊，由內(nèi)部的壓敏器件和指示燈作為功能核心部件，安裝于PVC絕緣套筒內(nèi)。當(dāng)外接設(shè)備輸入電壓過高時，警示燈亮起，內(nèi)部壓敏器件接地放電，防止電壓過高對設(shè)備造成損壞;輸入電壓過低時，滿足不了充電電壓，此時測試燈不亮。

使用時，將頂部的引出口通過引線與絕緣兆歐表的輸出端相連，將底部的引出口與被測試設(shè)備的受端與接地端相連。將按鈕移到充電模塊，電容器從絕緣兆歐表中得到高電壓能量，進(jìn)行電量的儲存。當(dāng)電壓過低或者過高時，不滿足測試要求，指示燈將亮起，同時進(jìn)行放電，避免對完好器件的損壞或者由于電壓太低造成誤判斷。停留數(shù)秒后，儲存電壓滿足瞬間放電的能量后，將開關(guān)打到試驗?zāi)K，即可釋放瞬間放電的能量，模擬避雷器動作。如果此時計數(shù)器是能正常使用的情況下，計數(shù)器的次數(shù)將會發(fā)生跳動。當(dāng)整個測試過程結(jié)束后，將進(jìn)行防觸電的安全放電步驟，確保該裝置為0電壓，確保使用過程的安全、高效。

3.2裝置實現(xiàn)與測試

通過CAD模型圖設(shè)計、電路設(shè)計、加工后，補充裝置實體圖如下圖3.2所示。該裝置此時為檢查時的圖片，可明顯分別出上述的外觀部分，套筒外貼有使用標(biāo)簽，使用人員僅經(jīng)過簡單的培訓(xùn)即可進(jìn)行避雷器計數(shù)器的試驗。

由于該裝置重量輕，攜帶方便，可以直接與高壓發(fā)生器，例如常見的絕緣電阻表進(jìn)行組合使用，可作為絕緣電阻表的一種附加功能的裝置。絕緣電阻表可對該裝置進(jìn)行充電，充電完成后，電容器將儲存相應(yīng)的電量，當(dāng)對被測試設(shè)備試驗后，達(dá)到瞬間放電的效果。

為了測試該設(shè)備的可靠性，小組將檢測裝置對一組損壞的計數(shù)器和完好的計數(shù)器進(jìn)行測試。將完好與損壞的避雷器進(jìn)行編號，并進(jìn)行測試。經(jīng)過多次測試，該補充裝置測試對完好的計數(shù)器觸發(fā)成功率100%，完好的計數(shù)器受到設(shè)備的瞬間放電后，可正確觸發(fā);而損壞的計數(shù)器將會拒動，不能正確觸發(fā)。測試結(jié)果如下表所示。

4.結(jié)語

該避雷器計數(shù)器補充裝置可實現(xiàn)作為高壓發(fā)生器的補充裝置，無需額外配置電源即可進(jìn)行計數(shù)器相關(guān)的測試。同時該裝置配備了電壓診斷功能，使用簡單，集成化程度高，成本低、重量輕，可解決設(shè)備檢測需求和設(shè)備繁多的矛盾，滿足線路上塔檢測對簡單、高效率作業(yè)的迫切要求，大大提高對避雷器檢修的效率與準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)：

[1]仇偉杰.一種避雷器動作實時監(jiān)測裝置的研究[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2020（13）：135-136.

[2]陸春玉，張晉寅，王竣.高壓避雷器計數(shù)器有效校驗方法研究及有效校驗裝置研制[J].電瓷避雷器，2015（02）：77-81.

[3]王俊星.避雷器放電計數(shù)器的動作靈敏性研究[J].集成電路應(yīng)用，2019，36（12）：82-83.

[4]崔龍躍，郭潔，余涌.避雷器放電計數(shù)器的動作靈敏性研究[J].電瓷避雷器.2011（06）

[5]一種避雷器裝置[J].電瓷避雷器.2011（03）

[6]許曉波.110kV氧化鋅避雷器現(xiàn)場試驗方法[J].上海電力.2011（04）

[7]何秀月.電能質(zhì)量在線監(jiān)控技術(shù)的探討[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報.2011（29）

[8]劉慶寧，羅高，李建明，瞿緒龍，譚士兵.電網(wǎng)過電壓監(jiān)測裝置的研究與應(yīng)用[J].四川電力技術(shù).2011（06）