金屬氧化鋅避雷器測(cè)試方法對(duì)照研究

張馳 王婧弘 宋光輝

（國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司檢修公司 安徽合肥 230000）

金屬氧化鋅避雷器測(cè)試方法對(duì)照研究

張馳 王婧弘 宋光輝

（國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司檢修公司 安徽合肥 230000）

作為一種非常重要的電力設(shè)備，金屬氧化鋅避雷器的主要作用是避免電氣設(shè)備受到電壓損壞，在我國(guó)的城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造中應(yīng)用非常廣泛。為了對(duì)500kV金屬氧化鋅避雷器的運(yùn)行工況進(jìn)行了解，必須對(duì)金屬氧化鋅避雷器進(jìn)行有效的測(cè)試。本文分析了常用的金屬氧化鋅避雷器測(cè)試方法，并對(duì)其優(yōu)劣進(jìn)行了對(duì)照研究，供相關(guān)人員參考借鑒。

測(cè)試方法；對(duì)照研究；金屬氧化鋅避雷器

引言

為了對(duì)操作過(guò)電壓和雷電過(guò)電壓進(jìn)行有效的限制，避免過(guò)電壓損壞其他電氣設(shè)備，必須加裝金屬氧化鋅避雷器。金屬氧化鋅避雷器的優(yōu)點(diǎn)在于運(yùn)行維護(hù)比較便利，具有較高的安全可靠性，而且具有較大的通流容量和較低的保護(hù)殘壓。在對(duì)500kV金屬氧化鋅避雷器的應(yīng)用和測(cè)試的過(guò)程中，常見(jiàn)的測(cè)試方法包括常規(guī)測(cè)試法、在線監(jiān)視法、帶電測(cè)試法，以上3種測(cè)試方法各有優(yōu)劣，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)3種測(cè)試方法進(jìn)行兼顧，優(yōu)化測(cè)試方案。

1 500kV金屬氧化鋅避雷器的常用測(cè)試方法

1.1 500kV金屬氧化鋅避雷器的常規(guī)測(cè)試法

常規(guī)測(cè)試法在當(dāng)前的電網(wǎng)中應(yīng)用的比較廣泛，其測(cè)試接線圖如圖1。

圖1 常規(guī)測(cè)試法接線示意圖

直流1mA電流通過(guò)避雷器時(shí)會(huì)產(chǎn)生電壓U1mA，可以對(duì)電壓U1mA進(jìn)行測(cè)量，該電壓也被稱為臨界動(dòng)作電壓?？梢詫?duì)75%的U1mA電壓下的泄漏電流進(jìn)行測(cè)量，如果臨界動(dòng)作電壓明顯高于過(guò)電壓，那么說(shuō)明有較小的泄漏電流，此時(shí)的金屬氧化鋅避雷器處于高阻抗?fàn)顟B(tài)。如果臨界動(dòng)作電壓明顯小于過(guò)電壓，那么說(shuō)明出現(xiàn)了泄放過(guò)電流，此時(shí)的金屬氧化鋅避雷器處于低阻抗?fàn)顟B(tài)[1]。

常規(guī)測(cè)試法具有廣泛的應(yīng)用范圍，不僅能夠?qū)Ρ芾灼鲀?nèi)部是否受潮進(jìn)行準(zhǔn)確、及時(shí)的反應(yīng)，而且還能夠判斷出避雷器的動(dòng)作性能與相關(guān)要求是否相符。為了對(duì)避雷器的長(zhǎng)期允許工作電流與相關(guān)規(guī)定是否符合進(jìn)行確定，可以對(duì)75%的U1mA電壓下的泄漏電流進(jìn)行測(cè)量，其最大泄漏電流值為50LA。

在某次針對(duì)金屬氧化鋅避雷器的實(shí)際測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，三相避雷器的泄漏電流都超出了相關(guān)范圍，鑒于測(cè)試時(shí)為雨后，天氣原因可能會(huì)對(duì)三相避雷器造成一定的影響，三相避雷器同時(shí)故障出現(xiàn)的概率較小。因此測(cè)試人員在天氣完全放晴后又進(jìn)去了復(fù)測(cè)，復(fù)測(cè)結(jié)果顯示三相避雷器的測(cè)試數(shù)據(jù)是正常的，但是第一次測(cè)試數(shù)據(jù)大于第二次測(cè)試數(shù)據(jù)。這也說(shuō)明環(huán)境濕度會(huì)給位于戶外的避雷器直流泄露電流造成一定的影響。因此如果要進(jìn)行常規(guī)測(cè)試應(yīng)該盡量選擇晴好天氣，避免測(cè)試數(shù)據(jù)受到不良天氣的影響，從而提高測(cè)試的準(zhǔn)確性。

1.2 在線監(jiān)測(cè)法

氧化鋅電阻片是金屬氧化鋅避雷器的主要組成部件，其具有極大的非線性。金屬氧化鋅避雷器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，可能會(huì)有少量的泄漏電流，泄漏電流也會(huì)對(duì)電阻片產(chǎn)生一定的影響。久而久之，氧化鋅電阻片就會(huì)不斷老化，在老化的過(guò)程中，氧化鋅電阻片上流經(jīng)的電流也會(huì)越來(lái)越大[2]。在線監(jiān)測(cè)法就是根據(jù)這一原理，動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)流經(jīng)避雷器的泄漏電流，從而對(duì)金屬氧化鋅避雷器的性能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

從原則上可以通過(guò)在線監(jiān)測(cè)儀24h不間斷的對(duì)金屬氧化鋅避雷器的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的反映，了解金屬氧化鋅避雷器是否出現(xiàn)了機(jī)械缺損、電阻片受潮等問(wèn)題。在線監(jiān)測(cè)法的優(yōu)點(diǎn)在于能夠?qū)崿F(xiàn)24h不間斷監(jiān)控，而且安裝也比較簡(jiǎn)單。當(dāng)運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)泄漏電流存在異常時(shí)就可以及時(shí)匯報(bào)并處理，在第一時(shí)間對(duì)避雷器內(nèi)部故障進(jìn)行檢修和排除，避免故障擴(kuò)大而對(duì)整個(gè)500kV電網(wǎng)的運(yùn)行造成威脅。避雷器監(jiān)測(cè)示意圖如圖2。

圖2 避雷器監(jiān)測(cè)法示意圖

當(dāng)前應(yīng)用比較廣泛的泄漏電流在線監(jiān)測(cè)儀主要是電流表和JS的組合，其能夠?qū)Ρ芾灼鞯娜娏鬟M(jìn)行檢測(cè)，全電流是容性電流和阻性電流矢量之和，而阻性電流的分量又小于容器電流的分量。在線監(jiān)測(cè)儀如果出現(xiàn)了電流反應(yīng)，則說(shuō)明容性電流有所增加，避雷器內(nèi)部電阻片可能出現(xiàn)了受潮、密封不嚴(yán)或者機(jī)械缺損。但是該在線監(jiān)測(cè)儀不能準(zhǔn)確地對(duì)阻性電流的變化進(jìn)行反映，而阻性電流的升高往往是避雷器內(nèi)部電阻片劣化造成[3]。

在某金屬氧化鋅避雷器測(cè)試中使用了在線監(jiān)測(cè)方法，在日常巡視中，巡視人員發(fā)現(xiàn)A相避雷器在線監(jiān)測(cè)泄漏電流過(guò)高，巡視人員對(duì)其進(jìn)行了記錄，后對(duì)其進(jìn)行停電檢查。在停電檢查中發(fā)現(xiàn)盡管A相避雷器絕緣電阻并沒(méi)有出現(xiàn)問(wèn)題，但是金屬氧化鋅避雷器的75%U1mA電壓下的泄漏電流已經(jīng)超過(guò)了標(biāo)準(zhǔn)范圍，這也顯示出金屬氧化鋅避雷器內(nèi)部出現(xiàn)了機(jī)械性損壞或者受潮。

1.3 帶電測(cè)試法

容性電流和阻性電流是金屬氧化鋅避雷器全電流的兩個(gè)主要組成部分，如果運(yùn)行情況正常，那么以容器電流為主，阻性電流所占的比例往往不到20%。但是阻性電流能夠?qū)Ρ芾灼鲀?nèi)部電阻片部件的情況進(jìn)行反映，也就是電阻片受損時(shí)，就會(huì)增加阻性電流。因此可以對(duì)金屬氧化鋅電阻器的有功分量和全電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)，帶電測(cè)試法又以2次接線法為主，具體見(jiàn)圖3。

圖3 2次接線法示意圖

根據(jù)2次接線法，全電流信號(hào)主要是從避雷器下端取得的，電壓信號(hào)主要是從母線電壓互感器中取得的，然后再用傅里葉變換轉(zhuǎn)換到頻域，從而將容性電流和阻性電流的諧波分量得出來(lái)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)與合成，最后將容性電流和總線路電流得出來(lái)。但是不同年份、不同人員使用帶電測(cè)試法對(duì)同一避雷器進(jìn)行測(cè)試，可能會(huì)出現(xiàn)較大的阻性電流數(shù)據(jù)變化，而全電流的測(cè)試結(jié)果相對(duì)比較穩(wěn)定[4]。

2 各測(cè)試方法的對(duì)照研究

以上3種金屬氧化鋅避雷器的測(cè)試方法各有優(yōu)劣。

（1）常規(guī)測(cè)試法容易受到天氣的影響，但其符合《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》的相關(guān)要求，能夠進(jìn)行定期試驗(yàn)。但是常規(guī)測(cè)試法的判斷準(zhǔn)確性有待提高，而且需要停電測(cè)試，具有較高的檢修費(fèi)用。特別是出于供電需要的考慮，一些比較重要的出線間隔往往不能按期進(jìn)行停電試驗(yàn)。

（2）在線監(jiān)測(cè)法不能對(duì)阻性電流的升高進(jìn)行有效的反映。在線監(jiān)測(cè)法的優(yōu)點(diǎn)在于能夠?qū)崟r(shí)不間斷的監(jiān)測(cè)，而且無(wú)需進(jìn)行停電檢測(cè)，但是其同樣容易受到環(huán)境的影響，設(shè)計(jì)制造因素也會(huì)影響在線監(jiān)測(cè)儀的性能，導(dǎo)致在線監(jiān)測(cè)儀具有較大的故障率和較低的精度。這種測(cè)試方法不能對(duì)避雷器的實(shí)際運(yùn)行工況進(jìn)行全面的反映，監(jiān)測(cè)中存在在電阻片劣化故障的盲點(diǎn)。

（3）帶電測(cè)試法能夠?qū)Ρ芾灼餍孤┚?xì)化監(jiān)測(cè)，從而對(duì)其內(nèi)部電阻片的受潮和裂化情況進(jìn)行進(jìn)一步的反映，有效地提高了監(jiān)測(cè)的精確度，也無(wú)需進(jìn)行停電檢測(cè)。但是如果要在高壓柜內(nèi)安裝500kV母線避雷器，往往會(huì)受到空間的限制。而且如果避雷器所在線路為熱備用時(shí)期，也不適合進(jìn)行帶電測(cè)試。而且對(duì)于單節(jié)避雷器而言，帶電測(cè)試法能夠通過(guò)阻性電流和全電流對(duì)其受潮情況進(jìn)行比較準(zhǔn)確的判斷。但是對(duì)于兩節(jié)串接的避雷器而言，帶電測(cè)試法的測(cè)試準(zhǔn)確度有所下降，也不能對(duì)避雷器是否受潮進(jìn)行完全的反映。而且現(xiàn)場(chǎng)條件會(huì)對(duì)帶電測(cè)試造成一定的影響，導(dǎo)致不同時(shí)期的測(cè)試數(shù)據(jù)具有較差的可比性，無(wú)法通過(guò)對(duì)測(cè)試結(jié)果的橫向比較來(lái)判斷避雷器的缺陷。

在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，應(yīng)該對(duì)帶電測(cè)試法、在線監(jiān)測(cè)法和常規(guī)測(cè)試法進(jìn)行綜合使用，結(jié)合各種方法的優(yōu)勢(shì)，從而對(duì)金屬氧化鋅避雷器測(cè)試方案進(jìn)行不斷的優(yōu)化，更加準(zhǔn)確地判斷金屬氧化鋅避雷器的運(yùn)行工況。

3 結(jié)語(yǔ)

500kV金屬氧化鋅避雷器等運(yùn)行維護(hù)比較便利，而且具有很高的安全可靠性和實(shí)用性，被廣泛地應(yīng)用于城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造。在制定金屬氧化鋅避雷器測(cè)試方案時(shí)，應(yīng)該綜合考慮常規(guī)測(cè)試法、在線監(jiān)測(cè)法、帶電測(cè)試法等常用的測(cè)試方法，力圖更加全面、及時(shí)、準(zhǔn)確的對(duì)金屬氧化鋅避雷器的運(yùn)行工況進(jìn)行實(shí)時(shí)反應(yīng)和判斷，進(jìn)一步提高500kV電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。

[1]劉朝暉.氧化鋅避雷器泄露電流測(cè)量與分析[J].電子測(cè)試，2016（07）.

[2]劉向東.氧化鋅避雷器泄露電流的檢測(cè)方法研究[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2016（02）.

[3]趙哲龍.氧化鋅避雷器故障及性能分析[J].電子制作，2015（01）.

[4]聶永振.10kV配網(wǎng)中氧化鋅避雷器的安裝方法[J].企業(yè)改革與管理，2014（06）.

TM862

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1004-7344（2016）18-0264-02

2016-6-1