氧化锌避雷器（MOA）是电力系统中保护变压器、线路免受雷击和操作过电压的关键设备。随着使用年限增加，ZnO阀片会逐渐老化，导致泄漏电流增大，尤其是阻性泄漏电流（也称活性分量或真实部分）显著上升。如果不及时监测，可能引发阀片热失控甚至爆炸。如何准确测量避雷器泄漏电流并评估其健康状态？本文基于国际最新研究，详解泄漏电流诊断原理及实用方法。
1. 避雷器泄漏电流的本质：容性 vs 阻性分量
正常运行电压下，避雷器泄漏电流主要由两部分组成：
- 容性分量：由阀片等效电容产生，通常在0.2~3 mA范围，受避雷器电容（每kV约60~150 pF）影响。
- 阻性分量（Ir）：反映阀片实际导电性能和老化程度，受温度、电压、谐波影响显著。
文献指出，阻性分量中三次谐波占比可达10%~40%，是诊断老化的关键指标。当阻性电流加倍时，总泄漏电流仅增加约10%，因此单纯测总电流容易误判，必须分离出阻性泄漏电流。
图1：全新与老化避雷器的U-I特性曲线对比
从图中可见，老化后曲线向右偏移（相同电压下电流增大），尤其在低电流区（泄漏区）变化明显。这正是早期老化、受潮的典型表现。
2. 常见诊断方法：从指示器到在线泄漏电流监测
国际标准（如IEC 60099-5附录D）推荐以下方式：
- 温度指示器、动作计数器（雷击次数统计）。
- 热成像相机检测局部过热（阀片发热或进水导致表面电流增大）。
- 泄漏电流及其谐波分析：最主流的在线监测手段。
目前电力行业广泛采用钳形电流表夹在避雷器接地线测量总电流，或结合电压互感器波形分析分离阻性分量。先进方法包括：
- 基于电压-电流波形分析。
- 仅靠电流波形提取阻性分量（减少电压测量误差）。
但测量存在误差来源：生产分散性、温度影响、高次谐波、电压互感器相移等。文献强调，必须校正到参考条件（标准温度、纯正弦电压）才能准确判断。
图2：金属氧化物避雷器内部结构剖视图
图中可见ZnO阀片的多晶结构，晶界处氧化铋层决定了非线性特性。老化会改变晶粒分布，导致阻性电流上升。
3. 实际测量案例与误差校正
文献中测试了多款出厂新避雷器及服役设备，结果显示：
- 新避雷器阻性电流极低（几十μA）。
- 老化或受潮后阻性分量显著增加。
- 使用电流钳+波形分析可有效提取Ir，但需注意外部干扰。
误差校正方法包括：温度补偿、谐波滤除、参考电压校准等。建议采用高精度（1μA分辨率）、支持LoRa无线传输的在线监测设备，实现实时显示全电流、阻性电流及雷击次数。
图3：避雷器泄漏电流在线监测装置示意
这类设备可安装在避雷器底部接地线，无需断电，支持就地液晶显示+远程监控，完美契合智能电网需求。
4. 为什么重视阻性泄漏电流监测？实际意义
- 早期预警：阻性电流翻倍往往预示阀片老化或受潮，可避免突发故障。
- 提升可靠性：定期或在线监测减少停电检修，提高供电连续性。
- 符合趋势：国内外电力公司越来越重视MOA在线监测，取代传统“用到坏”的策略。
总结：选择高精度避雷器泄漏电流传感器是关键
氧化锌避雷器泄漏电流测量技术已成熟，重点在于准确分离阻性分量并校正误差。推荐使用具备μA级分辨率、支持全电流/阻性电流/雷击计数、无线LoRa传输、自取电长寿命的智能传感器，实现真正“零停电”状态评估。
