淺析金屬氧化物避雷器高壓試驗技術(shù)與方法

國家電投集團貴州金元股份有限公司納雍發(fā)電總廠 馬 強

1 現(xiàn)場直流試驗的內(nèi)容及現(xiàn)狀

金屬氧化物避雷器現(xiàn)場直流試驗的內(nèi)容主要為測量電流泄漏和測量直流參考電壓，金屬氧化物避雷器≤750kV，就要對1mA直流下的電壓U1mA進行測量，以及泄漏電流下的0.75U1mA測量，對于金屬氧化物避雷器500kV，試驗交流電氣500kV設(shè)備預(yù)防性的規(guī)程，測量1mA直流參考電壓U1mA，還有泄漏電流下的0.75U1mA。金屬氧化物避雷器現(xiàn)場進行直流試驗與出廠試驗有所不同，出廠試驗可在潔凈和干燥環(huán)境中單獨試驗各個避雷器單元，而現(xiàn)場不但環(huán)境情況比較復(fù)雜，而且還有加壓接線的方式，都會一定程度上影響測量的結(jié)果，致使測量不準(zhǔn)確，甚至?xí)?dǎo)致誤判情況出現(xiàn)[1]。

從已有分析和研究可了解，無論是金屬氧化物避雷器的表面泄漏還是加壓線與試品的夾角，都會影響直流泄漏電流。針對等于和小于500kV電壓等級的金屬氧化物避雷器分析和論證現(xiàn)場直流試驗，但500kV金屬氧化物避雷器進行直流試驗時，要將1mA下的參考電壓和0.75U1mA下的泄漏電流進行測量，因為增大試驗電流，現(xiàn)場非被試節(jié)泄漏影響電流測量更加復(fù)雜，限流電阻也更加明顯地影響試驗結(jié)果，從而很大程度地增加了現(xiàn)場工作量[2]。

如某變電站試驗金屬氧化物避雷器的直流高壓過程中，試驗結(jié)果有導(dǎo)?，F(xiàn)象，500kV為該金氧化物避雷器兩端的電壓，為使試驗準(zhǔn)確性得以保障，在該金氧化物避雷器上，將屏蔽線設(shè)置，現(xiàn)試驗第二次。試驗后可以了解到，相對規(guī)定的數(shù)值195kV，C相的避雷器U1mA值必須要大于該數(shù)值，U1mA值的誤差低于5%，符合相關(guān)的要求。泄漏電流0.75U1mA差值為74%，但泄漏電流的絕對值低于50微安，針對于金屬氧化物避雷器而言，泄漏電流比防備范圍小，直流參考電壓也比防備范圍小，故障問題應(yīng)該不存在，但實際C相避雷器數(shù)值卻有明顯變化，表明金屬氧化物避雷器有故障存在。在排除故障時，檢查避雷器內(nèi)部構(gòu)造發(fā)現(xiàn)有開裂和擊穿現(xiàn)象出現(xiàn)，但沒有老化和受潮[3]。

無論是U1mA，還是0.75U1mA外表上看都與《電力設(shè)備檢修試驗規(guī)程》的安全規(guī)范相符合，但金屬氧化物避雷器還是產(chǎn)生了開裂和擊穿情況?，F(xiàn)場對金屬氧化物避雷器進行試驗，影響的原因不是唯一的，應(yīng)根據(jù)各種干擾源采取措施。

2 驗證故障試驗

為將影響高壓試驗的因素進行驗證，將避雷器分為出現(xiàn)開裂閥片和開裂沒有產(chǎn)生閥片兩組A和B，每組各15個閥片。為使試驗準(zhǔn)確性更高，C組選擇取被擊穿的3個閥片，D組選擇取開裂的3個閥片，E組選擇正常的3個閥片，針對于5組閥片再做一次直流高壓試驗。5組試驗結(jié)果出來后進行比較，被擊穿閥片的直流參考電壓具有很大變化，泄露電流變化也很大。該金屬氧化物避雷器包括33片閥片，正常閥片其中也存在，致使無論是泄漏電流還是直流參考電壓都沒有太大的變化，與安全防備范圍還相符合，但實際上該避雷器的嚴重故障已經(jīng)發(fā)生了。只將U1mA和0.75U1mA作為依據(jù)確定金屬氧化物避雷器故障不存在是很不正確的，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境實際情況、被試避雷器實際情況、試驗所得結(jié)果等方面具體分析，判斷是否出現(xiàn)故障。

3 影響金屬氧化物避雷器直流試驗結(jié)果的因素和改進措施

3.1 影響試驗的主要因素

現(xiàn)場直流試驗?zāi)芊駵?zhǔn)確，既受試驗接線方式和外部檢測環(huán)境影響，又受直流高壓設(shè)備自身影響。測量金屬氧化物避雷器直流泄漏電流時對結(jié)果主要影響有：高壓加壓引線對地雜散電流；瓷套表面泄漏電流；試品加壓端經(jīng)空氣對地雜散電流；非被試節(jié)泄漏電流。此外試驗過程中，高壓發(fā)生器成套的裝置通常將限流電阻配備，以防閃絡(luò)產(chǎn)生電流過大或試品擊穿將試驗設(shè)備損壞[4]。使用限流電阻也會影響試驗結(jié)果，使參考電壓值和直流泄漏電流偏大。

金屬氧化物避雷器500kV現(xiàn)場測量泄漏電流下1mA電壓值，電流相對比較大，不能忽視了限流電阻的壓降UR，設(shè)備顯示輸出給高壓發(fā)生器的電壓U，根據(jù)UX+UR=U可知U比施加到試品上實際的電壓UX要大，最終造成讀取U1mA也偏大；對0.75U1mA下的泄漏電流值進行測量時，如將設(shè)備上0.75U1mA按鈕直接采用，下降電壓到0.75U1mA時泄漏電流只有幾十微安左右，相對于U1mA限流電阻上減小了壓降數(shù)十倍，造成最終試品上施加的電壓偏大，導(dǎo)致泄漏電流值的偏大[3]。

3.2 提升改進試驗準(zhǔn)確性的措施

外部泄漏影響試驗結(jié)果的改進措施：利用帶屏蔽高壓加壓線，使雜散電流不經(jīng)過微安表而是通過屏蔽層流過；在電流測量端與法蘭2～3個傘裙處加裝屏蔽環(huán)，從屏蔽層泄漏流過；利用絕緣包扎帶纏繞高壓加壓處的法蘭和線夾使雜散電流值減小[5]。針對于非被試節(jié)泄漏電流影響結(jié)果，根據(jù)500kV金屬氧化物避雷器現(xiàn)場試驗詳細地進行說明。

避雷器工作過程中并聯(lián)于配變，下端接到地上、上端連接線路，過電壓在線路上出現(xiàn)時三部分都對配變進行壓降。在三部分過電壓中，避雷器的殘壓與自身性能具有一定關(guān)系，有一定的殘壓值。而接地裝置殘壓運用接地引下線與配變外殼相接。接地裝置的殘壓通過接地引下線可與配變外殼相接，再運用接地裝置相連方式進行消除，對于怎樣將引上殘壓減小就是對配變進行保護的關(guān)鍵。引線阻抗與電流頻率的通過有關(guān)，頻率如果越高導(dǎo)電感就會越強，阻值也會越大。從U=IR可知，若想將引線上的殘壓減小引線阻抗就必須要縮小，而引線阻抗減小的可行方法就是將避雷器距配變的距離縮短，使引線阻抗減小，引線壓降降低。

現(xiàn)場引線不拆的500kV三節(jié)裝的金屬氧化物避雷器，當(dāng)對中間節(jié)泄漏電流進行測量時，上端加壓和下端加壓，等效電路中都有一節(jié)并聯(lián)被試部分，受共同直流電壓的作用，2節(jié)泄漏電流相等，不能忽視了影響測量泄漏電流，這時需在接地端對泄漏電流進行測量[5]。此外，被試節(jié)泄漏為1mA時，非被試節(jié)泄漏已高于1mA的現(xiàn)象也會出現(xiàn)，因此條件允許的情況下，現(xiàn)場在高壓端加裝等于或者大于3mA微安表，將總的泄漏電流進行監(jiān)測，以防高發(fā)設(shè)備過載。

限流電阻導(dǎo)致的試驗誤差主要有兩種解決方法：每節(jié)絕緣電阻能夠滿足要求和避雷器底座得以保證以及保護直流高壓設(shè)備內(nèi)部過流可靠的情況下，設(shè)備輸出端限流電阻可以除去，設(shè)備輸出高壓可以直接加到試品上試驗[6]；將阻容分壓器接到避雷器加壓端，從分壓器將U1mA讀取、0.75U1mA值計算出來，對設(shè)備加壓按鈕用手動調(diào)節(jié)到分壓器讀數(shù)為0.75U1mA，將泄漏的電流記錄，設(shè)備上0.75U1mA的按鈕不可以直接使用。方法1：限流電阻直接去掉，在儀器保護完善和設(shè)備絕緣可靠的情況下，具有可行性；方法2：參考電壓值和直流泄漏電流可以準(zhǔn)確地測量，但必須將分壓器加裝上，致現(xiàn)場工作量增加。