線路避雷器直流試驗(yàn)方法淺析

高敏

摘要：線路避雷器是對(duì)供電線路和供電設(shè)備進(jìn)行保護(hù)的重要保護(hù)設(shè)施之一，如果電力系統(tǒng)中的線路避雷器在使用中出現(xiàn)老化、失效或損壞，那么便可能會(huì)引起大型的電路故障，進(jìn)而給電力企業(yè)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此開(kāi)展線路避雷器的直流試驗(yàn)，可以對(duì)線路中的氧化鋅避雷器進(jìn)行定期檢測(cè)，進(jìn)而排除事故隱患，保障電力系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。本文主要研究了35千伏的氧化鋅避雷器，首先通過(guò)分析氧化鋅避雷器電阻片的基本特性，再通過(guò)開(kāi)展模擬仿真實(shí)驗(yàn)，通過(guò)傅里葉函數(shù)的變化計(jì)算對(duì)幾組參與線路避雷器直流試驗(yàn)的35千伏氧化鋅避雷器進(jìn)行測(cè)試，進(jìn)而研究線路避雷器在直流實(shí)驗(yàn)中是否存在無(wú)濾波電容對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響。

關(guān)鍵詞：線路避雷器;直流試驗(yàn);基本特性;結(jié)果分析

一、線路避雷器的基本特性

在我國(guó)電力系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的線路避雷器為氧化鋅避雷器，這種避雷器由于其組成結(jié)構(gòu)中的氧化鋅電阻片，具有優(yōu)異的非線性伏安特性且造價(jià)較為低廉受到了市場(chǎng)的一致好評(píng)。氧化鋅避雷器在直流試驗(yàn)中，當(dāng)直流為1mA電壓值時(shí)，如果試驗(yàn)中氧化鋅避雷器輸出電壓為恒定直流，那么固有電容c則不導(dǎo)通，基于此避雷器電阻片則會(huì)呈現(xiàn)出較為完整的曲線性特征，該特征主要是隨著輸出電壓的增大，電阻片的非線性電阻越小。同時(shí)在直流試驗(yàn)中，當(dāng)氧化鋅避雷器所承受的過(guò)電壓一旦消失，那么非線性電阻值便會(huì)迅速增大，氧化鋅電阻片便會(huì)恢復(fù)到絕緣狀態(tài)。但是在該避雷器中，當(dāng)輸出電壓含有交流成分之時(shí)，或是避雷器遇到高次諧波風(fēng)量時(shí)，那么避雷器的固有電容就會(huì)呈現(xiàn)出電抗特征，通過(guò)將氧化鋅避雷器的固有電容與非線性電阻進(jìn)行并聯(lián)，氧化鋅避雷器的阻抗值便會(huì)略微下降，這就會(huì)對(duì)避雷器直流試驗(yàn)中的測(cè)量效果產(chǎn)生一定的影響。

在實(shí)踐調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，線路避雷器中的氧化鋅電阻片的伏安特性，在1mA到5kA的范圍內(nèi)呈現(xiàn)出良好的非線性關(guān)系，因此可以根據(jù)氧化鋅電阻片的伏安特性，劃分為低電場(chǎng)區(qū)域、中電場(chǎng)區(qū)和高電場(chǎng)區(qū)。通常氧化鋅電阻器經(jīng)典端所測(cè)得的直流電壓值，又被稱之為線路避雷器在直流試驗(yàn)中的起始動(dòng)作電壓，當(dāng)電力系統(tǒng)中出現(xiàn)內(nèi)過(guò)電壓或雷電過(guò)壓時(shí)，那么非線性電阻值就會(huì)極速減小，當(dāng)非線性電阻值在試驗(yàn)中到達(dá)拐點(diǎn)后，就會(huì)將自身所承受的過(guò)電壓進(jìn)行泄放。當(dāng)過(guò)電壓釋放完畢后，氧化鋅避雷器就可以迅速地恢復(fù)成原先的絕緣狀態(tài)，又返回到原先的拐點(diǎn)下方，這樣就可以使得工頻續(xù)流持續(xù)處于1mA狀態(tài)下。

二、對(duì)線路避雷器開(kāi)展的仿真分析

在對(duì)線路中氧化鋅避雷器開(kāi)展仿真分析時(shí)，為了進(jìn)一步地探究在直流1mA狀態(tài)下電壓值實(shí)驗(yàn)是否有無(wú)濾波電容，進(jìn)而判斷氧化鋅避雷器的輸出電壓是否呈現(xiàn)出兩端波形異常，在經(jīng)過(guò)二次運(yùn)行后，便可以得到有濾波電容，此時(shí)有濾波電容呈現(xiàn)出的電壓波形為依次有序列遞增狀態(tài)，當(dāng)有濾波電容再次運(yùn)行后，高壓硅端的導(dǎo)通電壓便可以在實(shí)驗(yàn)中忽略不計(jì)。在實(shí)驗(yàn)中如果沒(méi)有相應(yīng)的并聯(lián)濾波電容，那么試驗(yàn)變壓器輸出在b類型兩端所呈現(xiàn)出的電壓脈沖直流電壓，就會(huì)呈現(xiàn)出一個(gè)周期為6.28的半個(gè)周期電壓值為零的波形，該波形中電壓始終為單一方向，但是電路中含有較大的交流成分。當(dāng)對(duì)實(shí)驗(yàn)中存在的并聯(lián)濾波電容進(jìn)行仿真分析時(shí)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)避雷器輸出的電壓波形由脈沖直流電壓逐漸改變成平滑的直流電壓，若將這一現(xiàn)象帶到理想情況下，并將氧化鋅避雷器在實(shí)驗(yàn)中的所有交流成分去除，只保留相對(duì)應(yīng)的直流成分。

三、線路避雷器直流現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)分析

1.線路避雷器高壓試驗(yàn)輸出直流電壓

在對(duì)線路避雷器信息直流現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中，需要結(jié)合電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程及現(xiàn)場(chǎng)絕緣實(shí)驗(yàn)實(shí)施導(dǎo)則中的相關(guān)要求，對(duì)氧化鋅避雷器進(jìn)行改進(jìn)。由于氧化鋅避雷器在制作過(guò)程中可能會(huì)存在相應(yīng)的缺陷，或是避雷器在空氣潮濕的情況下出廠裝配，這會(huì)使內(nèi)部的零部件受損、受潮，而這些問(wèn)題都需要通過(guò)預(yù)防性試驗(yàn)來(lái)發(fā)現(xiàn)，進(jìn)而防止氧化鋅避雷器在試驗(yàn)過(guò)程中由于誤動(dòng)作，出現(xiàn)損壞甚至是爆炸事故。因此對(duì)線路避雷器開(kāi)展直流現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)工作，可以直接通過(guò)檢查氧化鋅避雷器的MOA直流和參考電壓值，判斷避雷器在運(yùn)行中的電荷率。

在直流1mA的電壓情況下，判斷氧化鋅泄漏電流試驗(yàn)在接線中與一般直流泄漏實(shí)驗(yàn)接線方法相同，通常需要在實(shí)驗(yàn)接線中添加濾波電容c，但是可能由于單個(gè)電容器的電容值較大，會(huì)導(dǎo)致電容器在實(shí)驗(yàn)中的充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，因此可以將電容器進(jìn)行串聯(lián)使用。在本次實(shí)驗(yàn)中并將三個(gè)1.42μF的電容器進(jìn)行串聯(lián)使用，并在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中將接地側(cè)的電容放置于地面上方，其余電容串聯(lián)在有足夠絕緣強(qiáng)度的絕緣材料區(qū)域。在開(kāi)展線路避雷器高壓試驗(yàn)中，對(duì)于站內(nèi)無(wú)間隙氧化鋅避雷器可以放置于地面上方進(jìn)行測(cè)量，但是對(duì)于線路型懸掛式則需要數(shù)值擺放測(cè)量，通常為了避免在測(cè)量過(guò)程中產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差，需要在具有足夠絕緣強(qiáng)度的絕緣材料上采用一端接地，一端接觸電源側(cè)的方式進(jìn)行試驗(yàn)，并在測(cè)量過(guò)程中對(duì)測(cè)量電流的導(dǎo)線采用屏蔽線，對(duì)接地線區(qū)域采用軟銅線。先安裝微安表指針，用來(lái)檢測(cè)氧化鋅避雷器的泄漏電流值，然后在實(shí)驗(yàn)裝置中進(jìn)行快速升壓和緩慢升壓。當(dāng)實(shí)驗(yàn)中的電流值達(dá)到1mA后，就需要停止升壓并對(duì)此時(shí)的電壓值進(jìn)行確定，同時(shí)在做完一次測(cè)試后需要對(duì)試驗(yàn)數(shù)值進(jìn)行記錄，在通過(guò)采用裝置充分放電后，結(jié)束實(shí)驗(yàn)過(guò)程，避免在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)安全意外。

2.線路避雷器直流1mA電壓值試驗(yàn)原理

在本次線路避雷器直流試驗(yàn)中通過(guò)對(duì)線路型避雷器和站內(nèi)型變阻器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度為270℃、環(huán)境濕度為68%，同時(shí)實(shí)驗(yàn)中的設(shè)備儀器正常，沒(méi)有明顯的接線錯(cuò)誤。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得知，在絕緣電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)避雷器直流U數(shù)值較大時(shí)，那么便可能會(huì)導(dǎo)致避雷器的非線性與荷電率降低，造成避雷器在應(yīng)用中無(wú)可靠動(dòng)作或是在動(dòng)作中殘壓值過(guò)高。如果在去掉電容后電壓測(cè)量值及絕緣電阻測(cè)量值的結(jié)果仍滿足相應(yīng)的規(guī)程要求，這便表示線路避雷器所使用的絕緣電阻絕緣性過(guò)強(qiáng)。

四、結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前筆者通過(guò)分析線路避雷器的基本特性，并且在1mA的直流電壓下開(kāi)展避雷器直流試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行模擬仿真，計(jì)算了無(wú)濾波電容時(shí)直流1mA的電壓值大小，通過(guò)實(shí)踐可以得知，當(dāng)避雷器處于直流1mA電壓值時(shí)，如果沒(méi)有并聯(lián)濾波電容，那么測(cè)量結(jié)果則偏低，這便會(huì)對(duì)避雷器的絕緣電阻造成一定損害。

參考文獻(xiàn)

[1]蔣蒴.線路避雷器在復(fù)雜地形500kV線路防雷中的應(yīng)用[J].人民長(zhǎng)江，2016（16）：72-74.

[2]孫恒峰，張揚(yáng)，胥云，等.220kV金屬氧化物避雷器不拆高壓引線的試驗(yàn)方法[J].電瓷避雷器，2019，000（004）：36-38.

[3]宋東波，黃潔，程登峰，etal.1000kV金屬氧化物避雷器現(xiàn)場(chǎng)直流高壓試驗(yàn)方法分析[J].電氣技術(shù)，2016，17（005）：122-124.