淺談氧化鋅避雷器帶電測(cè)試

國網(wǎng)保定供電公司 張保寧

一、引言

氧化鋅避雷器具有無間隙、無續(xù)流及良好的非線性特性等優(yōu)勢(shì)，因而逐步取代了老式的閥式避雷器，在電力系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。但氧化鋅避雷器閥片老化以及經(jīng)受熱和沖擊破壞會(huì)引起故障，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致爆炸，避雷器擊穿還會(huì)導(dǎo)致變電站母線短路，影響系統(tǒng)安全運(yùn)行。因此，必須對(duì)運(yùn)行中的氧化鋅避雷器進(jìn)行嚴(yán)格有效的檢測(cè)和定期預(yù)防性試驗(yàn)，開展氧化鋅避雷器在線監(jiān)測(cè)。由于氧化鋅避雷器預(yù)試(特別是主變?nèi)齻?cè)避雷器)必須停運(yùn)主設(shè)備，會(huì)影響設(shè)備的運(yùn)行可靠性，而且有時(shí)受運(yùn)行方式的限制無法停運(yùn)主設(shè)備，導(dǎo)致避雷器不能按時(shí)預(yù)試。因此，氧化鋅避雷器的帶電測(cè)試與在線監(jiān)測(cè)顯得尤為重要。

二、氧化鋅避雷器的工作原理

氧化鋅ZnO避雷器主要由氧化鋅壓敏電阻構(gòu)成。每一塊壓敏電阻從制成時(shí)就有它的一定開關(guān)電壓(叫壓敏電阻)，在正常的工作電壓下(即小于壓敏電壓)壓敏電阻值很大，相當(dāng)于絕緣狀態(tài)，但在沖擊電壓作用下(大于壓敏電壓)，壓敏電阻呈低值被擊穿，相當(dāng)于短路狀態(tài)。然而壓敏電阻被擊狀態(tài)，是可以恢復(fù)的；當(dāng)高于壓敏電壓的電壓撤銷后，它又恢復(fù)了高阻狀態(tài)。因此，在電力線上如安裝氧化鋅避雷器后，當(dāng)雷擊時(shí)，雷電波的高電壓使壓敏電阻擊穿，雷電流通過壓敏電阻流入大地，使電源線上的電壓控制在安全范圍內(nèi)，從而保護(hù)了電器設(shè)備的安全。

三、氧化鋅避雷器帶電測(cè)試的理論依據(jù)

1.氧化鋅避雷器帶電測(cè)試的重要性

氧化鋅避雷器在運(yùn)行中由于其閥片老化、受潮等原因，容易引起故障，這將導(dǎo)致主設(shè)備得不到保護(hù)，嚴(yán)重時(shí)可能發(fā)生爆炸，影響系統(tǒng)的安全運(yùn)行。而氧化鋅避雷器預(yù)試必須停運(yùn)主設(shè)備，會(huì)影響設(shè)備的運(yùn)行可靠性，而且有時(shí)受運(yùn)行方式的限制無法停運(yùn)主設(shè)備，導(dǎo)致避雷器不能按時(shí)預(yù)試。因此，氧化鋅避雷器的帶電測(cè)試與在線監(jiān)測(cè)顯得尤為重要。

2.氧化鋅避雷器帶電測(cè)試的目的

利用氧化鋅避雷器的帶電測(cè)試，測(cè)得避雷器阻性電流與總泄露電流的比值，即氧化鋅避雷器的阻性電流分量，來判斷避雷器的受潮及老化狀況。因氧化鋅避雷器在閥片老化以及經(jīng)受熱和沖擊破壞以及內(nèi)部受潮時(shí)，氧化鋅避雷器的有功損耗加劇，也即避雷器泄露電流中的阻性電流分量會(huì)明顯增大，從而在氧化鋅避雷器內(nèi)部產(chǎn)生熱量，使得氧化鋅避雷器閥片進(jìn)一步老化，產(chǎn)生惡性循環(huán)，破壞氧化鋅避雷器內(nèi)部穩(wěn)定性。通過氧化性避雷器帶電測(cè)試有功分量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)有問題的氧化鋅避雷器，將設(shè)備故障杜絕在萌芽狀態(tài)。

3.影響氧化鋅避雷器帶電測(cè)試因素

影響氧化鋅避雷器帶電測(cè)試的因素很多，主要有間隔內(nèi)相間干擾、測(cè)試方法、表面污穢等因素。而表面污穢可以在現(xiàn)場(chǎng)通過對(duì)氧化鋅避雷器的表面清潔處理得到解決，這里主要排除間隔內(nèi)相間干擾、測(cè)試方法對(duì)測(cè)試帶來的影響。

四、氧化鋅避雷器帶電測(cè)試

1.測(cè)試方法的選擇

氧化鋅避雷器在線檢測(cè)試驗(yàn)中，采用了ZD1試驗(yàn)儀器，該儀器具備三種功能，分別是：二次電壓參考法、感應(yīng)法和諧波分析法，其中諧波分析法在實(shí)際試驗(yàn)中極少使用。感應(yīng)板法因操作安全，方便，快速，經(jīng)常被采用，但是這種測(cè)試方法受電場(chǎng)干擾影響大，且感應(yīng)板所取信號(hào)受感應(yīng)板位置的影響也很大，所以試驗(yàn)數(shù)據(jù)波動(dòng)性大。二次電壓法需要從與避雷器相應(yīng)的PT二次取參考電壓，這一試驗(yàn)方法需要其他班組成員的配合，用該試驗(yàn)方法獲得的數(shù)據(jù)很穩(wěn)定，且于避雷器停運(yùn)時(shí)的數(shù)據(jù)有可比性，所以，應(yīng)該成為氧化鋅避雷器在線檢測(cè)的最主要方法。

以下為感應(yīng)板法和二次電壓法進(jìn)行比較的數(shù)據(jù)(注：比較數(shù)據(jù)為投運(yùn)前對(duì)避雷器工頻參考電壓下測(cè)試的數(shù)據(jù))：

通過上表的比較可以發(fā)現(xiàn)，二次電壓法測(cè)得的數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，而感應(yīng)板法的數(shù)據(jù)偏大，且A、C兩相的誤差比較大。

2.氧化鋅避雷器帶電測(cè)試的角度校正

一般三相氧化鋅避雷器排列呈一字型，運(yùn)行中的三相氧化鋅避雷器，通過雜散電容相互作用，使兩邊相避雷器底部總泄漏電流發(fā)生相位變化，由于間隔內(nèi)相間干擾使被測(cè)相氧化鋅避雷器的泄漏電流發(fā)生變化，會(huì)引起被測(cè)相氧化鋅避雷器電壓基波與總電流基波φU-Ix發(fā)生變化，氧化鋅避雷器在持續(xù)運(yùn)行電壓下正常運(yùn)行，因?yàn)镮R/IX小于等于25%，故φU-Ix為80o～85o，φU-Ix如果偏離，則所測(cè)參數(shù)便偏離真實(shí)值，給測(cè)試帶來誤差。A，B，C(邊，中，邊)三相氧化鋅避雷器一字形排列，運(yùn)行時(shí)的電流和電壓向量(見圖1)，A，C兩相相對(duì)B相的作用是對(duì)稱的，相互抵消。因此，在測(cè)試B相氧化鋅避雷器時(shí)，電流探頭從B相氧化鋅避雷器泄漏電流監(jiān)測(cè)儀取總電流IX信號(hào)，電壓探頭與B相PT二次繞組聯(lián)接，即可進(jìn)行測(cè)試。

測(cè)試A相氧化鋅避雷器時(shí)，由于B相氧化鋅避雷器對(duì)A相氧化鋅避雷器的作用，可以考慮測(cè)試前輸入一個(gè)校正角度φ0，使測(cè)試時(shí)的φU-Ix接近真實(shí)值。首先電壓取A相PT二次信號(hào)，電流取C相氧化鋅避雷器電流信號(hào)，測(cè)φU-Ix記為φC，然后電流取A相氧化鋅避雷器電流信號(hào)，測(cè)出φU-Ix記為φA，此時(shí)一切讀數(shù)均為氧化鋅避雷器未校正的讀數(shù)，IA與IC的夾角為120o，B相對(duì)C相的影響和B相對(duì)A相的影響是對(duì)稱的，故φOC=-φOA，得：

校正角φOA=(φC-φA-120o)/2

采用角度校正前后的試驗(yàn)數(shù)據(jù)比較如下：

根據(jù)江蘇省電力公司《江蘇省電力設(shè)備交接和預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》“若測(cè)試的組性電流與初始值比較有比較明顯的變化時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，當(dāng)阻性電流增加1倍時(shí)，應(yīng)停電檢查?！薄靶孤峨娏饔泄Ψ至繙y(cè)試值應(yīng)小于等于全電流的25%”，未引入角度校正的數(shù)據(jù)中，出線1的C相已經(jīng)接近臨界值，而出線2的C相則已經(jīng)超標(biāo)，而出線1的A相與出線2的A相都明顯偏小，與對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)相差比較大，兩組氧化鋅避雷器一組需要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，一組需要停運(yùn)檢查。引入角度校正的數(shù)據(jù)則表明兩組氧化鋅避雷器運(yùn)行狀況良好。

五、結(jié)論

對(duì)氧化鋅避雷器帶電測(cè)試時(shí)，采用二次電壓法、引入角度校正，能有效的對(duì)氧化鋅避雷器運(yùn)行狀況提供準(zhǔn)確的依據(jù)，特別是IR/IX接近標(biāo)準(zhǔn)的臨界狀態(tài)時(shí)，能確定該氧化鋅避雷器是否可以繼續(xù)使用，避免對(duì)氧化鋅避雷器狀況的誤判斷。用上述方法進(jìn)行氧化鋅避雷器帶電測(cè)試時(shí)，所需要攜帶的設(shè)備繁多，若能將設(shè)備進(jìn)行簡化，則更具有現(xiàn)場(chǎng)使用價(jià)值。