氧化鋅避雷器(MOA)是現(xiàn)代電力系統(tǒng)里負責過電壓保護的核心設備,它的運行狀態(tài)直接影響電網(wǎng)安全。其中,泄漏電流是判斷它內部健康狀況最關鍵的技術參數(shù)。我們深入理解泄漏電流的構成、變化及其意義,對避雷器的狀態(tài)評估與故障預警至關重要。?
泄漏電流的產生與構成?
正常運行時,氧化鋅避雷器直接承受系統(tǒng)的運行相電壓。它的核心元件是氧化鋅電阻片,這種電阻片有優(yōu)異的非線性伏安特性,在工頻電壓下會表現(xiàn)出極高的電阻,但不是無窮大。所以,會有一股極微弱的電流持續(xù)流過避雷器,這股電流就是全泄漏電流(Total Leakage Current)。?
全泄漏電流能拆成兩個主要部分。容性電流(Ic)是其中之一,它由氧化鋅電阻片自身的雜散電容以及閥片間的均壓電容產生。這股電流的相位比施加電壓領先約 90°,它的大小主要由避雷器的結構設計與系統(tǒng)電壓決定,受電阻片老化的影響比較小,屬于泄漏電流里的 “無功能量” 部分。?
另一部分是阻性電流(Ir),這是評估避雷器老化與劣化的核心指標。施加電壓作用在電阻片的晶界層上,就會產生這股電流,它和施加電壓同相位。阻性電流代表了電阻片運行時的能量損耗,它的大小直接能反映出電阻片非線性特性的好壞。?
所以,全泄漏電流的矢量關系為:It = Ic + Ir。
泄漏電流變化的工程意義?
健康狀態(tài)下的避雷器,全泄漏電流并且阻性電流都非常小(通常全電流在數(shù)百微安級,阻性電流在數(shù)十至一百微安級)。只要出現(xiàn)異常變化,就說明內部可能有隱患。?
阻性電流增大是避雷器老化的主要征兆。從機理來看,氧化鋅電阻片如果長期承受運行電壓、遭遇瞬時過電壓沖擊或者受潮,它的晶界層會慢慢劣化,非線性特性也會減弱。這就導致在相同的運行電壓下,流過電阻片的阻性電流分量會明顯增加。從后果來說,阻性電流增大意味著電阻片的功率損耗(也就是發(fā)熱)會增加。這會形成一個正反饋:損耗增加→溫度升高→電阻進一步下降→電流更大。這樣循環(huán)下去,最終可能導致熱崩潰,也就是避雷器沒辦法散發(fā)積累的熱量,進而徹底損壞,嚴重時還會發(fā)生爆炸。?
總電流增大通常和避雷器受潮或者套管表面嚴重污穢有關。如果避雷器密封失效,導致內部受潮,它外絕緣套管的表面電導或者內部沿面爬電會增加,這會讓容性電流與阻性電流都明顯增大。另外,要是套管表面有嚴重污穢,并且處于潮濕環(huán)境中,也會導致表面泄漏電流大幅增加,可能引發(fā)局部過熱或者閃絡。
泄漏電流的監(jiān)測方法?
監(jiān)測運行中避雷器的泄漏電流,是開展狀態(tài)檢修的基礎。常用的監(jiān)測方法有兩種。?
一種是帶電檢測,我們要使用專用的避雷器阻性電流測試儀,通常會采用 “補償法” 從總泄漏電流里分離出微小的阻性電流分量。我們可以定期(就雷雨季節(jié)前后來說)進行測量,并且做橫向(三相之間)與縱向(和歷史數(shù)據(jù))比較,這樣就能有效判斷避雷器的劣化趨勢。如果某一相的阻性電流或者三相不平衡率明顯增大,就需要重點關注。?
另一種是在線監(jiān)測,在重要的變電站或者線路上,我們安裝在線監(jiān)測系統(tǒng),讓系統(tǒng)實時采集避雷器的全電流或阻性電流數(shù)據(jù)。我們可以給系統(tǒng)設定報警閾值,一旦電流出現(xiàn)異常,系統(tǒng)會立即發(fā)出預警,這樣就能實現(xiàn)故障的早期發(fā)現(xiàn)。
結論?
恩彼邁氧化鋅避雷器的泄漏電流,尤其是其中的阻性電流分量,就像它運行狀態(tài)的 “晴雨表”。我們通過精確監(jiān)測并且分析泄漏電流的變化趨勢,能有效診斷出避雷器早期的絕緣劣化與受潮故障,把事故處理從 “事后維修” 轉變?yōu)?“事前預警”,這對保障電力設備安全穩(wěn)定運行有著不可替代的價值。?



