不拆引線氧化鋅避雷器試驗的新探討

劉康康，宗浩杰

（國網(wǎng)江西省電力有限公司九江供電分公司，江西 九江 332000）

0 引言

氧化鋅避雷器（下文均簡稱MOA）是電力系統(tǒng)重要的一次設(shè)備，其主要用于保護(hù)電氣設(shè)備免受雷電侵入波過電壓及操作過電壓對一次設(shè)備的絕緣破壞[1]；MOA的預(yù)防性試驗主要對絕緣電阻、直流泄漏電流及1 mA電壓U1mA、放電計數(shù)器校驗進(jìn)行試驗，其中直流泄漏試驗是MOA性能的重要參照。

傳統(tǒng)MOA預(yù)防性試驗需對設(shè)備一次引線進(jìn)行拆除，220 kV MOA通常為上下兩節(jié)結(jié)構(gòu)，安裝位置較高，且MOA一般安裝于線路側(cè)，拆除后的引線易飄動，此外220 kV高壓廠區(qū)感應(yīng)電較強(qiáng)，間隔之間相距較近，引線拆除勢必帶來危險性高、工作強(qiáng)度大、作業(yè)時間長的弊端[2]。

后期有眾多學(xué)者提出不拆引線的MOA預(yù)防性試驗方法，通過在避雷器上下節(jié)中間進(jìn)行加壓的方式分別對上節(jié)、下節(jié)進(jìn)行試驗[3]。為限制對上節(jié)避雷器進(jìn)行直流試驗時下節(jié)避雷器過壓發(fā)生放電或爬電現(xiàn)象[4]，眾多文獻(xiàn)提出在下節(jié)串接小避雷器或電阻進(jìn)行分壓。在實際作業(yè)時我們發(fā)現(xiàn)，若需保證串接電阻R后上節(jié)U1mA>下節(jié)U1mA電壓，則R不能太小；同時R需起分壓作用，則不能太大，在R的取值上較為困難，因此采用串接小避雷器進(jìn)行分壓效果優(yōu)于電阻，但串接小避雷器操作較電阻繁瑣，安全性不佳[5]；若能對R的取值進(jìn)行研究比較，以選出最佳取值使MOA在不拆引線情況下達(dá)到最佳精度，串接電阻的方法將優(yōu)于小避雷器。但目前文獻(xiàn)資料鮮有對串接電阻R選擇進(jìn)行研究比較，文中擬從理論分析及實踐操作入手，分析串接不同電阻R對安全性、試驗精度的影響，從而提出在盡量保證不產(chǎn)生放電或爬電的情況下串接電阻的最優(yōu)值。

1 不拆引線的MOA直流試驗

1.1 安全措施

1）試驗過程應(yīng)排除外界干擾防止影響試驗數(shù)據(jù)，因此需將高壓引線、微安表分別進(jìn)行屏蔽，且屏蔽線應(yīng)引入微安表屏蔽回路，同時盡可能將高壓引線、被試品垂直布置。遇到周圍環(huán)境濕度較大或避雷器污穢嚴(yán)重等情況，應(yīng)對MOA進(jìn)行清潔后再進(jìn)行試驗，必要時需對MOA表面進(jìn)行屏蔽處理。

2）試驗前應(yīng)保證試驗規(guī)范，檢查MOA接地刀閘是否可靠接地。

3）在避雷器上下節(jié)中間進(jìn)行加壓時，流過直流高壓發(fā)生器的電流為上下節(jié)電流之和，因此應(yīng)選擇輸出電流大于3 mA的直流發(fā)生器，且試驗時應(yīng)保證試驗電流不超過直流高壓發(fā)生器的額定電流。

4）在對直流泄露電流進(jìn)行試驗時，若單節(jié)微安表超過1 mA或發(fā)現(xiàn)下節(jié)明顯放電聲應(yīng)立即停止試驗。

1.2 試驗方法

理論上220 kV MOA上下節(jié)參數(shù)基本一致，上節(jié)U1mA電壓略大于下節(jié)U1mA電壓，但實際上往往存在偏差，通常情況下上、下節(jié)差值最大可達(dá)2.5 kV，文中針對上節(jié)U1mA>下節(jié)U1mA電壓情況進(jìn)行分析。不拆線試驗需分別對上節(jié)、下節(jié)進(jìn)行試驗，無需改變試驗接線，接線圖如圖1所示。

圖1 MOA不拆引線試驗接線示意圖

1）對下節(jié)進(jìn)行測量時，直流高壓發(fā)生器通過MOA上節(jié)底部進(jìn)行加壓，由于上節(jié)U1mA>下節(jié)U1mA，下節(jié)電流將優(yōu)先于上節(jié)達(dá)到1 mA，上、下節(jié)耐受電壓均在運(yùn)行電壓范圍內(nèi)，回路總電流不超過2 mA，常規(guī)儀器可以滿足試驗要求，此時C點(diǎn)無需安裝小避雷器進(jìn)行分壓，當(dāng)A2電流表達(dá)到1 mA即可讀取U1mA及0.75U1mA時的電流值，A1表讀數(shù)只做輔助觀察作用。

2）對上節(jié)進(jìn)行測量時，MOA上節(jié)引線不拆除，而是通過接地刀閘直接接地。此時無需改變接線，直流高壓發(fā)生器依然通過MOA上節(jié)底部進(jìn)行加壓，文中采用不拆除放電計數(shù)器連接線方式（拆除放電計數(shù)器從而依靠底座絕緣進(jìn)行分壓對底座要求較高，實際現(xiàn)場不一定能滿足要求），即MOA下節(jié)依然進(jìn)行金屬性接地，此時上節(jié)電流I1=I－I2，下節(jié)電流將先于上節(jié)達(dá)到1 mA。由于MOA具有非線性電阻性質(zhì)，如圖2所示。

圖2 MOA非線性伏安特性圖

當(dāng)MOA電流超過1 mA時，MOA的泄漏電流將急劇上升，當(dāng)上節(jié)電流達(dá)到1 mA時，下節(jié)極易發(fā)生間隙放電或爬電現(xiàn)象，為保證下節(jié)耐受電壓及電流不超出試驗范圍，需在C點(diǎn)處串接小避雷器或電阻進(jìn)行分壓，從而保證當(dāng)上節(jié)電流達(dá)到1mA時下節(jié)電流仍在試驗范圍內(nèi)。

2 串接電阻R的選取

串接電阻R的主要作用為對MOA上節(jié)進(jìn)行測量時對MOA下節(jié)進(jìn)行分壓、分流，一方面保證下節(jié)不產(chǎn)生間隙放電或爬電現(xiàn)象，另一方面保證總電流I不超出直流高壓發(fā)生器額定電流（額定電流約為2~3 mA）。

根據(jù)實際經(jīng)驗，針對大量220 kV MOA進(jìn)行數(shù)據(jù)收集表明，220 kV MOA上節(jié)與下節(jié)電壓差值大多不超過2.5 kV，僅有極個別MOA上節(jié)U1mA與下節(jié)U1mA差值超過10 kV，若需保證串接電阻R后上節(jié)U1mA>下節(jié)U1mA，則當(dāng)下節(jié)I2達(dá)到1 mA時串接電阻應(yīng)滿足R≥（上節(jié)U1mA－下節(jié)U1mA）/I2，即R≥2.5 MΩ；此外，MOA絕緣底座電阻一般大于1 000 MΩ，其耐受電壓可達(dá)10 kV，R需與底座絕緣同時限制C點(diǎn)分壓，若R太大，MOA下節(jié)泄漏電流未達(dá)到1 mA時C點(diǎn)便發(fā)生放電或爬電現(xiàn)象，根據(jù)以上分析，文中對不同串接電阻值進(jìn)行試驗，以拆除引線法為參考，分析不同串接電阻值的效果，試驗數(shù)據(jù)如表1、表2所示。

表1 不同R取值的不拆引線試驗數(shù)據(jù)表

表2 不同R取值的不拆引線泄漏電流數(shù)據(jù)表

3 結(jié)語

通過試驗結(jié)果可知，不拆引線法MOA直流試驗結(jié)果與拆除引線法基本一致，證明不拆引線法的實際操作可行性。同時，當(dāng)R取值大于15 MΩ時可以保證上節(jié)U1mA>下節(jié)U1mA，當(dāng)R取值位于15 MΩ左右時，上節(jié)U1mA與下節(jié)U1mA接近，避雷器電流均位于飽和區(qū)附近，此時電壓稍有升高，I1、I2將急劇增加，因此R取值應(yīng)大于15 MΩ；通過表1、表2可知，當(dāng)電阻取值為30 MΩ時，I2達(dá)到33 μA時C點(diǎn)便發(fā)生放電現(xiàn)象，由此可見電阻R取值區(qū)在20~25 MΩ滿足試驗要求。