220 kV氧化鋅避雷器不拆引線試驗方法

周洋

(河北華電混合蓄能水電有限公司，河北 石家莊 050000)

0 引言

在進行電氣設(shè)備試驗時，為最大限度地減少設(shè)備之間的相互影響，盡可能在拆除高壓引線使試品獨立的條件下進行。但是，拆除高壓引線要具有高空作業(yè)條件(或其他措施)，既耗時又費力，同時還存在較大的風(fēng)險。不拆除引線進行測試可縮短工期和減少工作量，減少設(shè)備停電的幾率。因此，目前在一些電網(wǎng)公司的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中已明確提出在不影響試驗結(jié)果的前提下宜采用不拆引線的試驗方法。

金屬氧化鋅避雷器MOA(Metal Oxide Arrester)是目前電力系統(tǒng)中性能最好且發(fā)展最快的過電壓保護裝置。它的試驗頻率較高(1年1次)，采用不拆引線的測試方法能明顯提高綜合效率。

1 MOA特性及常規(guī)試驗方法的不足

MOA的基本組成單元是閥片，閥片的主要成分是氧化鋅(ZnO)，此外添加少量的三氧化二鉍(Bi2O3)、三氧化二鈷(Co2O3)和二氧化錳(MnO2)等金屬氧化物，經(jīng)過粉碎混合后高溫焙燒而成。氧化鋅閥片具有較大的通流量及很理想的非線性伏安特性，即在低電場強度下呈現(xiàn)為高阻態(tài)，而在高電場強度下呈現(xiàn)為低阻態(tài)。圖1為SiC避雷器與ZnO避雷器及理想避雷器的伏安特性。由圖1可知，ZnO避雷器的伏安特性曲線最接近理想避雷器的伏安特性曲線。

直流1mA參考電壓(U1mA)與75%直流1mA參考電壓(75%U1mA)下的泄漏電流試驗是MOA檢修預(yù)試中的主要試驗項目之一。在220 kV MOA檢修預(yù)試中，需要拆除MOA高壓引線。由于220 kV

圖1 ZnO，SiC和理想避雷器伏安特性的比較

電壓等級MOA的連線所處理位置較高且引線較粗，拆除引線需要用升降斗臂車，存在工作量大、耗時長、反復(fù)拆裝引線容易造成引線損傷和螺絲接觸不良等隱患，如果能夠采用不拆除引線的方法對MOA進行試驗，就可以解決這些問題。

2 MOA不拆引線試驗方法及可行性分析

220 kV氧化鋅避雷器均為雙節(jié)上、下串聯(lián)安裝，不拆引線時上節(jié)MOA試驗接線如圖2所示。上節(jié)MOA頂部引線不拆除，直流高壓發(fā)生器通過高壓微安表接在上節(jié)MOA的底部進行加壓，利用上節(jié)MOA頂部引線的安全保護接地線(一般用主母線接地刀閘)形成試驗回路，試驗時需要斷開下節(jié)MOA底部放電計數(shù)器的連接線。

不拆引線時下節(jié)MOA試驗接線如圖3所示。直流高壓發(fā)生器接線的位置不變，這時需要斷開上節(jié)MOA頂部引線的安全保護接地線，保證所施加電壓的這一相MOA頂端母線沒有接地，并且用短路線將下節(jié)MOA的底部金屬性接地。

不拆引線時上節(jié)MOA等值電路如圖4所示，這時上、下2節(jié)MOA并聯(lián)，高壓微安表的電流I=I1+I2，下節(jié)MOA的非線性電阻與底座絕緣電阻相串聯(lián)，在底座絕緣電阻的分壓作用下，使下節(jié)MOA的分壓小于U1mA的拐點電壓;同時，因為MOA所具有的非線性伏安特性，使得下節(jié)的電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于上節(jié)的電阻，因此，I2遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于I1。220 kV MOA單節(jié)的U1mA電壓一般在155 kV左右，只要串聯(lián)的絕緣電阻(底座)足夠大，下節(jié)MOA的泄漏電流I2就是微安級，這時I1是毫安級，在忽略I2不計的情況下，可認(rèn)為I=I1。

圖4 不拆引線時上節(jié)MOA等值電路圖

在2011年內(nèi)蒙古通遼市220 kV變電站小修預(yù)試中，筆者對220 kV母線MOA的A相進行了不拆引線試驗，直流1mA電壓為157．0 kV，測量底座上的分壓是16．1 kV。MOA試驗參數(shù)為:上節(jié)絕緣電阻，75000MΩ;下節(jié)絕緣電阻，75000MΩ;底座絕緣電阻，2500MΩ。

不拆引線時下節(jié)MOA等值電路如圖5所示，上節(jié)MOA的非線性電阻與母線絕緣子相串聯(lián)，在母線絕緣子的分壓作用下，使試驗電壓主要加在下節(jié)MOA上，這時與圖4情況正好相反。上節(jié)MOA的泄漏電流I1是微安級，I2是毫安級，I1遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于I2，I1可以忽略不計，I=I2，這時，高壓微安表的讀數(shù)就是下節(jié)MOA的泄漏電流。

圖5 不拆引線時下節(jié)MOA等值電路圖

3 不拆引線與拆除引線實測數(shù)據(jù)差異分析

在2011年年底河北省張家口市華電康保處長地220 kV變電站的主母線MOA試驗中，繼續(xù)采用不拆引線的試驗方法，試驗數(shù)據(jù)見表1。

MOA銘牌參數(shù):型號，Y10W－204/532W;額定電壓，204 kV;持續(xù)運行電壓，159kV;生產(chǎn)廠家，南陽金冠電氣有限公司。

試驗環(huán)境及使用儀器情況:試驗儀器，ZGF－200/5型數(shù)字直流高壓發(fā)生器，BY2671型數(shù)字高壓兆歐表;溫度，6℃;濕度，42%。

表1 華電康保處長地220 kV變電站主母線MOA不拆引線與拆引線數(shù)據(jù)對比

由表1可知，MOA不拆引線試驗與拆除引線試驗測得的 U1mA最大誤差為2．4%，小于規(guī)程要求的 ±5．0%;而對于0．75U1mA下的泄漏電流值，不拆引線試驗測得的泄漏電流與拆除引線測得的泄漏電流最大誤差為6．5μA，也小于標(biāo)準(zhǔn)50μA的1/3，MOA不拆引線試驗數(shù)據(jù)能夠滿足工程的要求。測量誤差較大的主要是上節(jié)MOA在0．75U1mA下的泄漏電流，可在下節(jié)MOA底端串一個微安表，在總電流中減去下節(jié)MOA在0．75 U1mA下的泄漏電流，以減少測量誤差。綜上所述，MOA不拆引線試驗引起的誤差還是比較小的，不會影響對MOA性能的分析和判斷。

4 試驗中應(yīng)注意的事項

首先是試驗設(shè)備選擇方面。不拆引線進行MOA測試所需的直流發(fā)生器，除按規(guī)定要求其穩(wěn)壓效果良好、紋波系數(shù)＜1．5%外，還要注意其額定輸出電流應(yīng)＞2mA(宜選用3mA，但不宜再大，儀器輕便與否會影響試驗質(zhì)量)。

其次是試驗接線方面。高、低壓引線與試品的連接要確保接觸良好，去掉可能存在的油漆和銹垢，確保引線與法蘭本體有良好的金屬性連接，可保證試驗電壓沒有任何壓降地全額加至被試MOA上。另外，接地點的連接同樣要重視，而且更重要，因為它不僅影響到U1mA的準(zhǔn)確測量，還涉及試驗人員的安全。當(dāng)采用串聯(lián)附加電阻的方法進行測試時，所用的附加電阻應(yīng)安全掛置，同時沿面爬電距離足夠。

最后是數(shù)據(jù)分析方面。雖然電力預(yù)防性試驗規(guī)程已明確規(guī)定:U1mA與出廠值或初始值比較其變化不大于±5．0%，75%U1mA下的泄漏電流不大于50 μA。但在根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進行判斷時有些情況應(yīng)更加嚴(yán)格，對新、舊MOA應(yīng)區(qū)別對待。應(yīng)重視歷次75%U1mA下泄漏電流值的比較，該電流的增大反映著電阻片的老化或劣化程度，因此，即使75%U1mA下的泄漏電流是在規(guī)定的50μA以內(nèi)，也應(yīng)注意其增長趨勢。

5 結(jié)束語

對220 kV MOA不拆引線試驗方法進行理論分析后可知，該方法雖然存在一些誤差，但能夠滿足工程現(xiàn)場測量的要求，不會影響對MOA性能的分析和判斷，是可以開展的一項不拆引線的試驗方法。

另外，在試驗下節(jié)MOA時，因為上節(jié)MOA母線沒有接地線保護，特別要做好安全監(jiān)護工作。要注意試驗接線的正確性和安全性;要注意排除電壓測量中的限流電阻壓降及銹垢等接觸電阻壓降的影響;

在進行數(shù)據(jù)分析時，既要遵照試驗規(guī)程，更要注重比較歷次數(shù)據(jù)的相對變化。

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