无残压大通流避雷器监测器测试仪的研发

叶 萍

(苏州工业职业技术学院 电子与通信工程系，江苏 苏州 215104)

无残压大通流避雷器监测器测试仪的研发

叶 萍

(苏州工业职业技术学院 电子与通信工程系，江苏 苏州 215104)

无残压大通流避雷器监测器具有无残压、大通流、高精度的特点，近年来在高压交流电网中得到广泛的应用.通过对监测器工作原理进行分析，研究新的针对监测器的预防性试验方法，并将测试回路集成模块化，制作成测试仪，方便预防性试验时使用.

避雷器；监测器；无残压；计数器

目前电网逐渐强大，超高压、特高压以及智能化、集中化管理也逐步推广.而无残压大通流避雷器监测器由于其具有无残压、大通流、高精度，且无需外附电源的特点，近年来在高压交流电网中得到广泛的应用.但由于其自身的特点使得传统的预防性试验方法无法对此类监测器中的计数器进行放电测试.本文通过对此类监测器工作原理进行分析，摸索出新的试验方法，并将测试回路进一步模块化、小型化，封装成测试仪,在同行中推广应用，取得满意的效果.

1 传统避雷器监测器中计数器测试方法分析

避雷器监测器安装在避雷器低压端与大地之间，监测器一般由毫安表及雷电计数器组成.监测器中的毫安表平时记录避雷器泄漏全电流，便于巡视人员观察和判断避雷器的运行状态；当雷电入侵时，避雷器对地放电，监测器中的雷电计数器动作并累加计数，巡视人员即可得知避雷器的放电次数[1].

图1为传统避雷器监测器中计数器试验方法示意图.图中运用5 000 V的绝缘电阻表对标准试验电容进行充电，然后用充电的电容对监测器中计数器进行放电，模拟雷电入侵，使其计数器动作.即传统的监测器计数器只需要提供足够高试验电压即可使计数器动作，从而完成测试工作.

2 无残压大通流避雷器监测器工作原理

图2为无残压大通流避雷器监测器内部电路示意图.当避雷器正常运行时，500 kV母线、避雷器及避雷器监测器形成一串联回路并接地.监测器中整流回路对内部电容器充电，当雷电入侵母线时，监测器内部间隙击穿，避雷器对地放电泄放雷电流.监测器内部间隙击穿时产生的脉动电流经感应线圈及整流回路，触发晶闸管动作，电容器对计数器放电，从而使计数器动作.从监测器的工作原理可知，此新型监测器的放电计数器动作需要2个条件：①提供工作电流对其内部电容器充电；②提供放电电压，使其间隙击穿[2].做预防性试验时，避雷器不带电，无法给监测器提供工作电流，故传统试验方法对此类监测器失效.

3 无残压大通流避雷器监测器测试方法

3.1 电流回路的设计

使用的避雷器监测器型号为JCQ(WS)-A16.从厂家提供的说明书可知，此类型监测器最小持续工作电流要求为1 mA.为了试验人员的安全，采用低电压输出的电流试验回路，如图3所示.图中调压器与20 kΩ电阻及监测器形成一串联回路，监测器内阻较小，当调压器电压输出20 V左右时流过监测器的电流约为1 mA.在此条件下用充满电的电容器对监测器中计数器进行放电，检验试验效果.

3.2 电流回路的改进

采用上述办法搭建电流回路后，用充满电的电容器对监测器放电，监测器中计数器仍然不动作且显示监测器欠压，如图4所示.欠压说明提供的电流仍然不能满足监测器正常工作电流的要求.针对上述问题，联系厂家得知，此类型监测器内部有整流回路，对电流波形有较高要求，需要标准的正弦波.经过分析研究，考虑在电流回路中串入大电阻，以改善波形，这就需要提高电压以保证监测器持续工作电流的大小.故尝试在电流回路中将限流保护电阻提高至1 MΩ，为保证持续工作电流的大小，增加一个干式压变，提高试验回路的电压.当工作电流升至1 mA时，用充好电的电容器对监测器进行放电.如图5所示.

利用上述方法监测器能够按照预期设想使监测器计数器正常动作.证明修改后的接线方式能够使得这种新型的监测器顺利动作，试验得到了成功.改进后实际试验接线图如图6所示.

当电流试验回路中电压升到1 kV时，放电电容器用5000 V摇表充电，试验人员在试验时稍有不慎就会有触电的危险；同时试验回路用到的干式压变体积大，重量重，不便于搬运，所以急需对测试回路进行小型化、集成化和封装化.

3.3 电压回路的改进

考虑到测试仪器中要小型化、集成化，所以将电压回路采用倍压整流回路，同样可以达到试验电压的要求，而且完全满足仪器封装的要求，只需要变压器、电容、二极管等电子器件[3].电压回路的改进如图7所示.

图7 电压回路的改进

3.4 测试回路的完善

为了使电流回路进一步简化和完善，加入了标准的毫安表和电压表、单相调压器、变压器、限流保护电阻，如图8所示.

设计好电路后，再加装电流采样以及电压采样单元实现结果的显示和反馈，从而方便试验人员获取相关信息；同时，电压输出端会有瞬间的高压产生，故电压输出连接导线考虑使用丁晴导线，保证试验操作人员的安全.通过多次试验，验证了新型监测器测试仪可操作性和安全性，完全满足试验要求[4].

图8 完善后的测试回路示意图

4 结论

通过对JCQ(W)型无残压大通流避雷器监测器工作原理的分析，设计了电流试验回路及电压试验回路，验证了两试验回路的正确性，并在此基础上将电流试验回路及电压试验回路小型化、集成化，制作成符合试验要求的无残压大通流避雷器监测器测试仪.此测试仪体积小、重量轻，便于携带.近年来在公司内得到了推广应用，节省了人力、物力，提高了工作效率，取得了较好的效果.

[1]陈化钢. 电力设备预防性试验技术问答[M]. 北京：中国电力出版社，2005.

[2]周泽存，沈其工，方瑜，等. 高电压技术[M]. 北京：中国电力出版社，2007.

[3]张纬钹，何金良，高玉明. 过电压防护及绝缘配合[M]. 北京：清华大学出版社，2002.

[4]陈天翔. 电气试验[M]. 北京：中国电力出版社，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

叶 萍(1969-)，女 ，上海人，高级工程师 ，主要从事电子测量技术研究.

(责任编辑：沈凤英)