LCM-MUX I型金属氧化物避雷器在线监测系统，用于连续监测重要变电站、电厂和大型工厂中金属氧化物避雷器(MOA)的状态变化趋势，在其失效之前发现缺陷并及时更换，避免事故发生。
    在一定电压和电流下，泄漏电流的阻性分量与金属氧化物电阻的伏安特性的变化有很大关系，因此，阻性电流可以作为诊断运行下的MOA状态变化的指标。这样，测量阻性泄漏电流Ir就成为该系统的测试目标。以下介绍的原理中，说明了如何排除干扰，进行有效测量Ir的方法。
1  系统原理
 
 

    该系统原理见图1，MOA的等效电路图见图2。仪器采用的原理是带有补偿的3次谐波的方法来测试Ir，即用电场探头传感器耦合的电流Ip来补偿系统电压中谐波的影响。设备通过电流钳取得MOA泄漏全电流It，通过电场探头来取得用于补偿的电容电流Ip。众所周知，3次谐波阻性电流分量I3r是由于MOA的阀片的非线性电阻在所加电压为正弦波时产生的，可像Ir一样代表MOA的变化。系统电压谐波产生的是容性分量上的谐波，而MOA本身不会产生容性谐波，因为电容器基本上是线性的，因此，
 　　　　　　　　　　　　　   I_3r=I_3t^－I_3c 　　　　　　　 (1)
式中：I_3t─It进行傅里叶分解后的3次谐波分量
            I_3c─MOA的容性电流Ic进行傅里叶分解后的3次谐波容性分量
    如果系统电压上没有谐波，则I_3c=0，I_3r=I_3t。I_3c的大小，取决于系统电压上的谐波量和电网所带负载的大小。
    利用Ip的3次谐波分量I3p可以计算出I_3c。I_3c与I_3p有相同的相角，因为三相的3次谐波电压具有相同的相角(这也是采用3次谐波分析的原因)。得到I3c之后就可利用式(1)计算出I3r。
    I3p与I3r的相互关系也可从式(2)中看到：
   　　　　　　　　　　　　　　　 I_3r=I_3t-0.75(|I_1t|/|I_1P|)I_3p  (2)
式中：I_1t─ 电流It进行傅里叶分解后的基波分量
            I_1p─I_p进行傅里叶分解后的基波分量
            I_3p─I_p进行傅里叶分解后的3次谐波分量
    求得I3r后，因其是Ir进行傅立叶分解后的3次谐波部分，因此设备可以容易得到所要求的Ir的值。
    避雷器厂家在设备出厂时规定了最大的泄漏电流，但各个厂家的规定并不完全相同。现在普遍认为判断MOA性能的好坏，单凭所测得的Ir，的值的大小不能够准确判断MOA的性能，而是通过连续或定期的监测，记录下所测得的数据进行趋势分析，看，r在一段时间内的变化趋势，如果有突变或增长很快，那么这一根避雷器就要注意了。趋势分析应是判断MOA好坏的科学方法。这样，对测量的仪器提出更高的要求，比如抗干扰、抗电网谐波影响、抗环境温度影响、抗系统电压影响等。
    上面介绍的原理也是IEC所推荐的测试原理。它从根本上解决了谐波对测试结果的影响。它突出的抗干扰性以及可以进行温度修正、电压修正等功能，可将外界对测试结果的影响完全消除掉，使每次测量的数据结果都具有高的稳定性和可靠性，便于以后进行同一基准下的趋势分析，为判断MOA运行状况的好坏得出科学的判断。
2  系统构成
    (1)监测仪主机：它采用带有补偿的3次谐波方法测试泄漏电流。这是IEC60099-5认定的最佳的现场监测MOSAs技术。它把接受到的Ip和It，经分析计算出阻性泄漏电流，再通过专用电缆把数据送到计算机，由计算机专用软件对数据进行分析和管理。
    (2)多通道扫描开关(MUX)：1台MUX内可安装6个CPU单元，可监测6组(18台)避雷器。多个MUX单元可以串联使用，监测更多的避雷器。每个MOA的输出信号通过电流适配器连接到CPU单元。主机与MUX通过电缆连接，时间间隔可以预先设定，并将按预定的时间间隔依次读取各个避雷器的信号。
    (3)专用电流钳(CTC-3型电流互感器)：测量MOA的泄漏全电流It。
    (4)专用电场探头：耦合避雷器底部的电场，得到感应电流Ip。
    (5)电流适配器：接收泄漏全电流，lt和感应电流Ip，并带有温度传感器，测量环境温度。输出的信号连接传输到MUX中的CPU单元。
    (6)后台主机：用户可自行选配。
3  系统的通信连接
    系统典型的连接图见图3。

    电流钳固定在避雷器的接地线上，信号线接入电流适配器的输入端。电场探头固定在避雷器的绝缘基座上面，信号线接人电流适配器的输入端。适配器固定在避雷器的结构上，其输出端则与MUX中的CPU单元相连。
    主机和MUX一般放在变电站的可防雨的开关柜内。它们与避雷器的测试探头间，是通过不超过300m的专用电缆相连的。
    主机与MUX之间通过电缆连接，以一定的时间间隔依次读取各个避雷器的数据。调制解调器(Modem)与主机通过RS232接口连接，并通过电话线与PC通信，从远端获取数据。
    该系统采用支持Windows系统的Tndata专用软件对测量数据进行采集、分析、数据库管理、趋势分析等。
4  各个部件的安装
    (1)电流钳：采用封闭环绕型结构，抗电磁干扰。将其穿入避雷器接地线，放在放电计数器的上方。接线端采用航空插头，防电磁干扰、防雨，适合户外长时间工作。
    (2)电场探头：用小法兰固定安装在避雷器绝缘基座上方，利用原有的螺栓固定，使电场探头的位置低于避雷器最后一个阀片5～10cm。
    (3)电流适配器：输入端与电流钳和电场探头相连，输出端与MUX相连。安装时将其放在金属盒内，再将金属盒用膨胀螺栓固定在避雷器的绝缘基座的底部水泥地上或悬挂在绝缘基座上。
    (4)电流适配器到MUX的连接：每个电流适配器输出的电缆进入金属管内，金属管沿避雷器绝缘基座底部横向依次铺设，并固定在水泥地上面，避免重物挤压和虫、鼠破坏电缆。它通过小房的后墙进入屋内。
    (5)MUX箱、主机和Modem：一起放在现场中的小房内。MUX采用专用的机箱和主机一起悬挂固定在墙上。相互间采用专用电缆连接。
    (6)同轴电缆：将Modem的数字信号通过同轴电缆沿电缆廊道输入到控制室。长短由实际距离决定。
5  应用
    甘肃某电厂在1999年投入使用该设备。在现场实际使用中发现了一例典型避雷器故障。
    在2000年10月对各避雷器进行普测时，测试的部分数据见表1。在第二年再次进行普测，所得数据也见表1。可见，2号变压器B相的数据发生了很大变化。紧接对该避雷器停电进行耐压实验，结果见表2。由此发现了B相耐压水平不合格，随即采取了措施。

6  结语
    LCM-MUX I型金属氧化物避雷器在线监测系统系成熟仪器，因而可称为是一套成熟的在线监测系统。它监测高电压等级的重要变电站中的避雷器，可有效地预防运行事故，保障电网安全。