一種避雷器在線監(jiān)測(cè)儀性能實(shí)地校驗(yàn)裝置的研究與應(yīng)用

【摘要】目前，對(duì)避雷器在線監(jiān)測(cè)儀的檢測(cè)校驗(yàn)，只能通過(guò)常規(guī)的避雷器放電計(jì)數(shù)器對(duì)動(dòng)作次數(shù)進(jìn)行檢測(cè)校驗(yàn)，對(duì)于監(jiān)測(cè)儀的電流精度，工作現(xiàn)場(chǎng)則是一直無(wú)法開(kāi)展檢測(cè)校驗(yàn)。本文根據(jù)脈沖電流和工頻電流產(chǎn)生原理，通過(guò)自行組裝元器件，研制一種避雷器在線監(jiān)測(cè)儀性能實(shí)地校驗(yàn)裝置。該裝置簡(jiǎn)單、輕便和實(shí)用，能在現(xiàn)場(chǎng)迅速對(duì)避雷器在線監(jiān)測(cè)儀的電流精度作出校準(zhǔn)和動(dòng)作次數(shù)作出檢驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】避雷器在線監(jiān)測(cè)儀;校驗(yàn)測(cè)試裝置;漏電電流;動(dòng)作次數(shù)

引言

現(xiàn)在傳統(tǒng)的避雷器放電計(jì)數(shù)器校驗(yàn)儀只能對(duì)避雷器在線監(jiān)測(cè)儀的動(dòng)作次數(shù)進(jìn)行檢測(cè)校驗(yàn)，工作現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法檢測(cè)其電流精度，電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)曾多次發(fā)生因避雷器內(nèi)部受潮、絕緣降低引起的爆炸事件。因此，非常有必要對(duì)避雷器在線監(jiān)測(cè)儀的工作狀況進(jìn)行檢測(cè)，保證監(jiān)測(cè)儀指示動(dòng)作次數(shù)和泄漏電流正確，準(zhǔn)確地反映避雷器的運(yùn)行狀況，保障人員的安全與設(shè)備的健康。目前，對(duì)避雷器在線監(jiān)測(cè)儀的檢測(cè)和校驗(yàn)，只能通過(guò)常規(guī)的避雷器放電計(jì)數(shù)器對(duì)動(dòng)作次數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)于監(jiān)測(cè)儀的電流精度，工作現(xiàn)場(chǎng)則是一直無(wú)法開(kāi)展檢測(cè)校驗(yàn)，試驗(yàn)通常是在離線情況下進(jìn)行的，即首先將在線監(jiān)測(cè)儀從接地回路中拆離開(kāi)來(lái) 然后對(duì)獨(dú)立的在線監(jiān)測(cè)儀進(jìn)行試驗(yàn)判斷它的性能是否良好，這樣的試驗(yàn)需要將監(jiān)測(cè)儀從正在運(yùn)行的避雷器接地回路中拆離開(kāi)，不僅工作需要考慮一定的安全因素，并且需要耗費(fèi)相當(dāng)?shù)臋z修力量。

本文根據(jù)脈沖電流和工頻電流產(chǎn)生原理，通過(guò)自行組裝元器件，研制一種避雷器在線監(jiān)測(cè)儀性能實(shí)地校驗(yàn)裝置，該裝置簡(jiǎn)單、輕便和實(shí)用，能在現(xiàn)場(chǎng)迅速對(duì)避雷器在線監(jiān)測(cè)儀的電流精度做出校準(zhǔn)和動(dòng)作次數(shù)做出檢驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了在線監(jiān)測(cè)儀的現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)試驗(yàn)，并且可及時(shí)準(zhǔn)確地更換已經(jīng)損壞的監(jiān)測(cè)儀，避免錯(cuò)誤地更換了本身正常的價(jià)值較高的監(jiān)測(cè)儀，節(jié)約了生產(chǎn)成本，且提高操作人員的安全性。

1.避雷器在線監(jiān)測(cè)儀校驗(yàn)裝置的研制

1.1 校驗(yàn)測(cè)試裝置原理

該裝置包含兩個(gè)功能模塊，一是脈沖電流輸出模塊，能夠輸出≥100A（8 / 20μs）的沖擊電流，利用輸出的沖擊電流測(cè)試動(dòng)作次數(shù)。二是標(biāo)準(zhǔn)工頻電流產(chǎn)生模塊，能夠輸出 1mA-5mA（最大值，負(fù)載小于500Ω）±3%的交流電流，并安裝有高精度電流表頭且可調(diào)節(jié)輸出電流幅度，利用輸出的數(shù)值現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地校驗(yàn)避雷器在線監(jiān)測(cè)儀通過(guò)泄漏電流的變化。為了實(shí)現(xiàn)上述功能，需要使用高精度電流表并聯(lián)在在線監(jiān)測(cè)儀接避雷器端與接地端，測(cè)量從監(jiān)測(cè)儀分流下來(lái)的泄漏電流。為了能夠最大程度在在線情況下準(zhǔn)確測(cè)量出避雷器的泄漏電流，并聯(lián)的高精度電流表內(nèi)阻必須遠(yuǎn)小于監(jiān)測(cè)儀的內(nèi)阻，通過(guò)比較高精度電流表測(cè)量的電流值與在線監(jiān)測(cè)儀本身反映的電流值是否相近，從而判斷出避雷器在線監(jiān)測(cè)儀本身的好壞。避雷器在線監(jiān)測(cè)儀校驗(yàn)測(cè)試裝置原理圖如圖1所示。

圖1 在線校驗(yàn)測(cè)試裝置原理圖

此裝置由變壓器、整流濾波電路、調(diào)節(jié)和顯示、功能切換開(kāi)關(guān)以及供電模塊五部分組成。變壓器輸入220V，輸出500V;整流電路為橋式整流電路，使輸出電壓波動(dòng)小且提高了變壓器的效率;濾波為鐵殼封裝的大容量濾波電容，使輸出的直流更加平滑;調(diào)節(jié)電位器選用美國(guó)進(jìn)口伯恩斯大功率多圈精密電位器，精度高且線性好;顯示部分采用高精度四位半液晶表頭，顯示清晰且精度高。脈沖電流模塊原理圖如圖2所示。

圖2 脈沖電流產(chǎn)生模塊原理圖

圖2中供電電壓經(jīng)變壓器后輸出電壓U2=500V，進(jìn)過(guò)三相整流橋后UL的值為：

（1）

設(shè)置開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通角，由公式（1）可得：UL=585V，RL=5.58則可以得到輸出峰值為100A的脈沖電流。

標(biāo)準(zhǔn)工頻電流模塊原理圖如圖3所示。

圖3 標(biāo)準(zhǔn)工頻電流模塊原理圖

如圖3所示供電電壓經(jīng)過(guò)變壓和整流橋電路后輸出的電壓由公式（1）可得Ud=585V。經(jīng)過(guò)逆變電路后的輸出交流電壓為：

（2）

開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)頻率為20kHz，則由公式（2）可知，逆變電路的輸出電壓為：

U0=500V " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " （3）

（4）

功能轉(zhuǎn)換通過(guò)漏電電流檢測(cè)開(kāi)關(guān)和放電計(jì)數(shù)開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)，閉合其中一個(gè)開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)相對(duì)應(yīng)的功能，需注意的是同時(shí)只能閉合一個(gè)開(kāi)關(guān)或者兩者均斷開(kāi)。電位器實(shí)現(xiàn)脈沖電流大小調(diào)節(jié)的功能。變壓器次級(jí)側(cè)所接開(kāi)關(guān)為供電電源開(kāi)關(guān)。

1.2 并聯(lián)高精度電流表頭的選用

為了實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地的對(duì)避雷器在線監(jiān)測(cè)儀漏電電流的檢測(cè)，可以將高精度電流表頭并聯(lián)在在線監(jiān)測(cè)儀的接避雷器端和接地端，從而測(cè)量從監(jiān)測(cè)儀分流出來(lái)的漏電電流。高精度電流表頭的選擇首先要求是表頭內(nèi)阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于在線監(jiān)測(cè)儀的內(nèi)阻，其次要求具有較高的測(cè)量精度。綜上考慮，本文選擇YJ-500A（0.1）型號(hào)的液晶高精度電流表頭。

2.避雷器在線監(jiān)測(cè)儀校驗(yàn)裝置檢測(cè)

由于密封不良，動(dòng)作計(jì)數(shù)器在運(yùn)行中可能進(jìn)入潮氣或水分，使內(nèi)部元件銹蝕，導(dǎo)致計(jì)數(shù)器不能正常動(dòng)作[4]，所以《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程（DLIT596-1996）》規(guī)定，每年應(yīng)檢查1次?，F(xiàn)場(chǎng)檢查計(jì)數(shù)器動(dòng)作的方法有直流法、交流法和標(biāo)準(zhǔn)沖擊電流法。其中以標(biāo)準(zhǔn)沖擊電流法最為可靠。標(biāo)準(zhǔn)沖擊電流法的原理為，將沖擊電流發(fā)生器發(fā)生的8/20μs、100A的沖擊電流波作用于動(dòng)作計(jì)數(shù)器，若計(jì)數(shù)器動(dòng)作正常，則說(shuō)明儀器良好，否則應(yīng)解體檢修。例如2013年我局曾用此法總共對(duì)27只計(jì)數(shù)器進(jìn)行檢測(cè)，其中有3只不動(dòng)作，解體發(fā)現(xiàn)內(nèi)部元件受潮、損壞。根據(jù)《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程（DLIT596-1996）》規(guī)定，在每年雷雨季前以及必要檢修時(shí)間時(shí)對(duì)漏電電流和放電計(jì)數(shù)器進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)要求為：

（1）測(cè)量直流1mA電壓（U1mA）及0.75U1mA下的泄漏電流：U1mA實(shí)測(cè)值與初始值或制造廠規(guī)定值比較，變化不應(yīng)大于±5%;0.75U1mA下的泄漏電流不應(yīng)大于50μA。

（2）連續(xù)測(cè)試3～5次，每次應(yīng)正常動(dòng)作，每次測(cè)試時(shí)間的間隔不少于30s，測(cè)試后計(jì)錄器應(yīng)調(diào)到零[5]。檢測(cè)裝置面板示意圖如圖4所示。

圖4 檢測(cè)裝置面板示意圖

檢測(cè)步驟：

（1）將檢測(cè)裝置輸入端與避雷器監(jiān)測(cè)儀兩端相連（連結(jié)線要盡量短）。放電次數(shù)檢測(cè)時(shí)，紅色端接上端，黑色端接地，并按下動(dòng)作次數(shù)檢測(cè)按鈕（綠色按鈕）;泄漏電流檢測(cè)時(shí)（1mA-5mA），紅色端接上端，黑色端接地，并按下泄漏電流檢測(cè)按鈕（黃色按鈕）且斷開(kāi)動(dòng)作計(jì)數(shù)按鈕，通過(guò)電流調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)整輸出電流大小。

（2）將電源線接好后，檢查檢測(cè)裝置接線是否正確，確認(rèn)無(wú)誤后即可開(kāi)始試驗(yàn)。

（3）合上電源開(kāi)關(guān)（紅色開(kāi)關(guān)），待電壓穩(wěn)定（600V左右）后，即可開(kāi)始校驗(yàn)。

（4）按下測(cè)量鍵，輸出電壓立即下降，此時(shí)可觀察避雷器監(jiān)測(cè)儀的動(dòng)作情況或泄漏電流值。

（5）如需多次試驗(yàn)，可待輸出電壓達(dá)到穩(wěn)定值時(shí)，再按測(cè)量鍵，觀察避雷器監(jiān)測(cè)儀的動(dòng)作情況或電流值。

（6）檢驗(yàn)完畢后，立即關(guān)掉電源，待輸出電壓完全回零時(shí)，才能拆除接線。

（7）如按檢驗(yàn)鍵，輸出電壓沒(méi)有下降，應(yīng)關(guān)掉電源，待電壓指示回零后，檢查是否回路有斷點(diǎn)，或者是避雷器監(jiān)測(cè)儀不適合技術(shù)指標(biāo)中規(guī)定的型號(hào)。

注意事項(xiàng)：

（1）拆除接線時(shí)，若輸出電壓沒(méi)有回零，操作人員不能碰測(cè)試線非絕緣部分，以免造成人身事故。

（2）被試品不允許帶電進(jìn)行測(cè)試。

3.檢測(cè)效果及分析

根據(jù)GB11032-2000交流無(wú)間隙金屬氧化物避雷器的檢修標(biāo)準(zhǔn)，本文研制的避雷器在線監(jiān)測(cè)方法校驗(yàn)測(cè)試裝置的測(cè)試結(jié)果：

（1）漏電電流檢測(cè)結(jié)果：110kV電壓等級(jí)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀并聯(lián)高精度電流表頭所測(cè)電流值與避雷器在線監(jiān)測(cè)儀所測(cè)電流值基本一致;220kV電壓等級(jí)兩種測(cè)量電流有較大誤差;500kV電壓等級(jí)時(shí)兩測(cè)量電流誤差與220kV相比進(jìn)一步增大。

（2）在110kV、220kV、500kV三種電壓等級(jí)場(chǎng)地中在模擬雷擊試驗(yàn)，避雷器監(jiān)測(cè)儀均能正確動(dòng)作反應(yīng)過(guò)電壓次數(shù)。

（3）由實(shí)地校驗(yàn)結(jié)果（1）和（2）可知，現(xiàn)場(chǎng)電壓等級(jí)對(duì)于漏電電流的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)有較大的影響而避雷器監(jiān)測(cè)儀的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)在不同現(xiàn)場(chǎng)電壓等級(jí)下均能正確反應(yīng)過(guò)電壓次數(shù)。

4.結(jié)論

本文所研制的高電流精度的避雷器在線監(jiān)測(cè)儀校驗(yàn)測(cè)試裝置與傳統(tǒng)校驗(yàn)裝置相比較有如下的創(chuàng)新：

（1）線性功放模塊的高穩(wěn)定和高可靠性設(shè)計(jì);

（2）輸出電流波形標(biāo)準(zhǔn)，電流參數(shù)穩(wěn)定準(zhǔn)確，達(dá)到國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn);

（3）現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地簡(jiǎn)便地對(duì)避雷器監(jiān)測(cè)儀的動(dòng)作次數(shù)作出檢驗(yàn)和電流精度作出校準(zhǔn)，對(duì)避雷器的運(yùn)行質(zhì)量及時(shí)給出可靠的數(shù)據(jù)，防止事故的發(fā)生。

（4）及時(shí)準(zhǔn)確地判斷避雷器監(jiān)測(cè)儀的性能，避免錯(cuò)誤地更換，節(jié)約生產(chǎn)成本。

綜上所述，本裝置能簡(jiǎn)便有效地對(duì)避雷器在線監(jiān)測(cè)儀的工作狀況進(jìn)行檢測(cè)，保證避雷器監(jiān)測(cè)儀指示動(dòng)作次數(shù)和泄漏電流正確，準(zhǔn)確地反映避雷器的運(yùn)行狀況，保障人員的安全與設(shè)備的健康。

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作者簡(jiǎn)介：倪惠浩（1985—），男，廣東江門(mén)人，變電檢修技師，主要從事110 kV及以上變電站一次電氣設(shè)備的檢修、維護(hù)工作。