避雷器在线监测原理：洞察设备健康的窗口

在电力系统里，避雷器——尤其是金属氧化物避雷器（MOA）——是肯定少不了的过电压保护设备。想让它长期稳定工作，在线监测技术就慢慢发展出来了。它会实时分析运行参数，判断避雷器的绝缘状况与老化程度，把以前的“定期检修”改成“看状态检修”，这不仅大大提高了电网的安全性，还提升了经济性。

一、监测的必要性：为何要在线监测？

MOA长期运行时，会受各种过电压冲击，还得一直承受工频电压，容易出几类问题。一种是老化劣化，电阻片受电、热还有环境影响慢慢老化，非线性特性会变差；另一种是受潮，密封没做好，潮气会钻进设备内部，导致绝缘性能下降；还有一种是内部缺陷，制造或者运输的时候，可能留下肉眼看不见的损伤。

这些问题会让MOA的泄漏电流变大，消耗的能量也跟着增加，最后可能引发热崩溃甚至爆炸。在线监测的主要目的，就是在它彻底坏了之前，及时发现这些早期的问题信号。

二、核心监测原理：泄漏电流分析

在线监测的核心思路，就是分析泄漏电流。系统正常运行时，状态好的MOA就像个阻值特别大的电阻，流过它的泄漏电流特别小，通常在毫安级范围。这个总泄漏电流——我们叫它Iₜ——主要分两部分。

一部分是容性电流（Ic），由MOA自身带的杂散电容产生。这个电流的相位比运行电压超前90度，大小主要由MOA的结构决定，不管设备用多久，这个电流基本不变。

另一部分是阻性电流（Ir），它是穿过氧化锌电阻片的电流，和施加电压的相位相同，有时候也会相反。这个阻性电流最能看出MOA的绝缘情况和老化程度，只要电阻片开始老化，或者设备内部受潮，它的电阻率就会降低，阻性电流也会跟着明显变大。

所以在线监测的本质，就是从总泄漏电流Iₜ中，准确分出微小的阻性电流Ir，再观察它的变化趋势。

三、主要的监测方法与技术

根据分离阻性电流的思路不同，常用的技术有以下几种。

先讲三次谐波法。这种方法的原理是，MOA电阻片有非线性特性，给它加正弦波电压，阻性电流的波形会变样，里面有很多三次谐波。我们测泄漏电流里三次谐波的大小，就能大概算出阻性电流的数值。它实现起来比较简单，成本也低，早期很多场景都用它，但测量精度容易受系统电压谐波影响，可能会判断错。

再看基波法，也叫容性电流补偿法，这是目前用得最广、测量精度也最高的方法之一。监测装置会通过电压互感器（PT）同步收集系统电压信号，把这个信号当相位参考。我们先通过数字算法从总电流Iₜ里，提取出和电压相差90度的容性电流基波——我们叫它Ic1——之后从总电流里减去这个容性电流，剩下的就是阻性电流基波，我们叫它Ir1。简单说，计算公式就是Ir1≈Iₜ - Ic1。它的好处是阻性电流基波Ir1受系统电压谐波的影响小，能更真实反映MOA的绝缘状态，测量结果又稳定又可靠。

全电流监测法就比较简单了，只测MOA接地线里总泄漏电流Iₜ的有效值或者峰值。MOA严重受潮或者损坏时，总电流会明显增大，这种方法能及时报警，但灵敏度低，早期轻微的劣化发现不了，因为容性电流可能会盖住阻性电流的微小变化。

还有功率损耗（P）监测，原理是测MOA在运行电压下消耗的有功功率，公式是P=UIr。阻性电流Ir一旦变大，功率损耗P会成平方倍增长，电阻片的温度也会跟着升高，老化得更快。通过功率损耗能直接判断MOA有没有热崩溃的风险，是个非常重要的判断参数。