220 kV金屬氧化物避雷器試驗(yàn)方法分析

余噸良，陳軍

（云南電力技術(shù)有限責(zé)任公司，昆明 650000）

0 前言

常見220 kV MOA 結(jié)構(gòu)如圖1，一般為兩節(jié)串聯(lián)，上節(jié)頂部接高壓引線，上下節(jié)通過法蘭連接，下節(jié)底部接底座接地固定在構(gòu)架上。在底座和下節(jié)底部之間通過接地引下線接入MOA監(jiān)測器后接地。MOA 具有優(yōu)良的非線性特性：在正常工頻電壓下呈現(xiàn)高電阻，相當(dāng)于絕緣體，不影響被保護(hù)設(shè)備的正常運(yùn)行；在承受過電壓時(shí)呈現(xiàn)低電阻可以限制MOA 承受的過電壓，保護(hù)設(shè)備免受過電壓的損害。

MOA 本體常見的缺陷為受潮和閥片劣化，這兩種缺陷發(fā)展到一定階段將導(dǎo)致MOA 失去保護(hù)作用，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)鸨?。進(jìn)行直流1mA電壓（U1mA）及0.75U1mA下的泄漏電流，可以有效的判斷是否出現(xiàn)本體的受潮和劣化。進(jìn)行該項(xiàng)測試方法較多，各種方法存在不同的優(yōu)缺點(diǎn)，現(xiàn)場工作人員應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行選擇。

圖1 結(jié)構(gòu)圖

1 常用測試方法分析

常用測試方法大致有以下三種：第一種為拆除高壓引線逐節(jié)測試；第二種為不拆除高壓引線逐節(jié)測試；第三種為不拆除高壓引線兩節(jié)同時(shí)測試。

1.1 拆除高壓引線逐節(jié)測試

根據(jù)微安表所接位置，直流耐壓可分為低壓法（微安表接于低壓側(cè)）和高壓法（微安表接于高壓側(cè)）。采用高壓法時(shí)因?yàn)榻^緣表面的泄漏和高壓引線的雜散電流等會(huì)造成測量誤差，使得高壓法測量準(zhǔn)確性不如低壓法，在可以選擇的情況下低壓法更優(yōu)。

第一種測試方式均采用低壓法，具體測試過程如下圖2。測試開始前拆除MOA 高壓引線。上節(jié)測試時(shí)從上節(jié)頂部A 點(diǎn)處加壓，在上節(jié)底部B 點(diǎn)處接上微安表X 讀取電流值，當(dāng)電流達(dá)到1mA時(shí)記錄電壓值為U1mA，將電壓降至0.75倍U1mA時(shí)讀取泄漏電流。下節(jié)測試時(shí)，在上節(jié)底部B 點(diǎn)處加壓，將MOA 接地引下線解開，在C 點(diǎn)處接上微安表X，其余操作同上節(jié)，進(jìn)行下節(jié)測試。進(jìn)行測試時(shí)電流流向如圖中虛線。

此種測試方法，測試準(zhǔn)確，干擾少，對直流高壓發(fā)生器容量要求低，基本可以確保試驗(yàn)?zāi)茼樌M(jìn)行。但拆除MOA 高壓引線的工作需要高處作業(yè)，在現(xiàn)場進(jìn)行此項(xiàng)工作所需要的人力物力較多，作業(yè)存在一定風(fēng)險(xiǎn)，頻繁的拆除高壓引線也容易引起連接螺栓的損傷。因此這種做法逐漸被淘汰。

圖2 拆除高壓引線逐節(jié)測試

圖3 不拆除高壓引線后逐節(jié)測試

1.2 不拆除高壓引線后逐節(jié)測試

具體做法如上圖3 所示，不拆引線測試時(shí)，MOA 高壓引線不拆除，將其可靠接地。MOA接地引下線解開，斷開點(diǎn)要有足夠的絕緣距離（若距離不夠可采用絕緣手套包裹的方法確保絕緣）。進(jìn)行上節(jié)測試時(shí)在B 點(diǎn)加壓，采用高壓法，X 示值I1為1 mA 時(shí)記錄電壓，降至0.75倍時(shí)記錄泄漏電流。進(jìn)行測試時(shí)電流如圖虛線所示，I1=I2+I3，I2為流經(jīng)上節(jié)MOA 電流，I3為下節(jié)MOA 與底座串聯(lián)后的電流。下節(jié)MOA 串聯(lián)的底座起到分壓作用，導(dǎo)致下節(jié)MOA 所承受的電壓降低，流過的電流I3將非常小，I3相對于220 kV 避雷器加壓后期增加一千伏電壓，電流將增加數(shù)十微安，對U1mA的影響基本可以忽略不計(jì)，降至0.75 倍U1mA后，I3更小，對泄漏電流的影響也很小。因此測試結(jié)果基本和拆除引線的結(jié)果一致。下節(jié)測試時(shí)和不拆引線作法一致。相較于第一種作法，此種作法不需要拆除引線大大降低了工作量，測試結(jié)果也較為準(zhǔn)確，第二種測試方法測得數(shù)據(jù)基本與第一種測試方法一致。

此種測試方法同時(shí)存在一些問題。第一、測試MOA 上節(jié)時(shí)，下節(jié)串聯(lián)底座承受上節(jié)的U1mA，底座所能承受的電壓并沒有進(jìn)行驗(yàn)證，加壓過程中底座所承受電壓存在一定可能性高于底座所能承受電壓。這也是部分底座結(jié)構(gòu)不佳的MOA 采用此種方法測試時(shí)下節(jié)發(fā)生放電的原因，在某水電廠220 kV 主變高壓側(cè)MOA 的測試中就多次發(fā)生底座放電導(dǎo)致測試失敗的情況，底座絕緣測試為56.3 GΩ，但其底座太薄，加壓過程中其有一定機(jī)率對地放電。對于底座絕緣過低的MOA 也不能采用此種測試方法，底座絕緣過低時(shí)I3在I1中所占比例過高，并不能反應(yīng)MOA 上節(jié)的實(shí)際情況。第二、測試MOA下節(jié)時(shí)，相當(dāng)于同時(shí)對上下兩節(jié)同時(shí)加壓，若上節(jié)導(dǎo)通電壓較低，可能會(huì)導(dǎo)致I3未達(dá)到1 mA時(shí)，I1超出設(shè)備容量引起測試失敗。因此此種測試方法對設(shè)備容量提出了一些要求，不能保證一定成功。

1.3 不拆除高壓引線同時(shí)測試

針對于第二種作法存在的問題，出現(xiàn)了兩節(jié)同時(shí)測量的作法。具體測試如圖4。測試方法與不拆高壓引線分節(jié)測試的下節(jié)測試相似。微安表X-Y 的結(jié)果為1 mA 時(shí)，記錄電壓為上節(jié)直流1 mA 參考電壓U上，微安表Y 示數(shù)為1 mA時(shí)，記錄電壓為下節(jié)直流1 mA 參考電壓U上。然后依次降壓為兩個(gè)電壓的0.75 倍，U上降到0.75 倍時(shí)，泄漏電流為X-Y 的結(jié)果。U下降到0.75倍時(shí)，微安表Y 示值為下節(jié)泄漏電流。

圖4 不拆除高壓引線同時(shí)測試

表1 測試方法優(yōu)缺點(diǎn)比較

從電流分析，這種作法比第二種作法更加準(zhǔn)確，第二種作法測量上節(jié)時(shí)，下節(jié)依然存在少量泄漏電流，但這種測試方法完全避免了它的干擾。相較于第二種作法，也不存在底座能否耐受所分電壓的問題。但現(xiàn)有試驗(yàn)設(shè)備并不具備自動(dòng)計(jì)算X-Y 的能力，只能通過人工計(jì)算。由于MOA 處于導(dǎo)通狀態(tài)，電壓的很小變化都會(huì)導(dǎo)致微安表示數(shù)的較大變化，導(dǎo)致找到X-Y 為1mA 的工作耗費(fèi)時(shí)間比較長，而此時(shí)直流高壓發(fā)生器處于高電壓大電流（相對于容量），過長時(shí)間處于此種狀態(tài)，對試驗(yàn)設(shè)備的損害較大。且現(xiàn)有設(shè)備具備0.75 倍U1mA按鍵，正常情況下，加壓至U1mA按該鍵可以直接降到所需電壓讀取泄漏電流。而采用此種測試方法只能慢慢降壓，耗費(fèi)時(shí)間過長。在現(xiàn)有條件下，此種測試方法優(yōu)勢并不明顯。現(xiàn)在所生產(chǎn)新型號(hào)直流高壓發(fā)生器（如蘇州華電所生產(chǎn)的ZGS-Z250）已經(jīng)具備電流的傳輸功能，泄漏電流可以直接在操作屏讀取，只需要增加微安表的傳輸通道以及在軟件上做出改進(jìn)，就可有效解決此測試方法的缺點(diǎn)。

2 結(jié)束語

針對目前現(xiàn)場比較常見的三種測試作法進(jìn)行分析情況如表1。第一種作法在處于逐漸被淘汰的階段，第二種作法存在一些問題，但是目前最佳選擇，第三種作法在直流高壓發(fā)生器作出改進(jìn)后，將優(yōu)于前面兩種測試方法，會(huì)成為未來的發(fā)展方向。

現(xiàn)場工作人員要了解每一種測試方法的原理及優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況考慮，選取合適的作法進(jìn)行測量，如當(dāng)采用第二種測試方法時(shí)底座放電，拆除引線難度大，就可考慮第三種測試方法，即使現(xiàn)階段此種測試方法優(yōu)勢并不明顯，存在加壓時(shí)間過長的問題，但是可以有限的解決此種困境。合理選取測試方法以確保付出最少的人力物力盡可能安全準(zhǔn)確的了解MOA 的實(shí)際情況。