侯新利

[摘? ? 要]金屬氧化物避雷器的使用受到環(huán)境污染和濕度的影響，受潮后電阻容易老化，導(dǎo)致溫度異常升高，甚至發(fā)生爆炸。因此，應(yīng)定期對(duì)金屬氧化物避雷器進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)，主要探討了金屬氧化物避雷器高壓試驗(yàn)技術(shù)和方法。

[關(guān)鍵詞]氧化金屬避雷器;高電壓測(cè)試技術(shù);電流限制

[中圖分類號(hào)]TM862 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2022）02–00–03

Brief Analysis of High Voltage Test Technology

and Method of Metal Oxide Surge Arrester

Hou Xin-li

[Abstract]The use of metal oxide arresters is affected by environmental pollution and humidity. After being damp， the resistance is easy to age， resulting in abnormal temperature rise and even explosion. Therefore， preventive tests should be carried out on metal oxide arresters on a regular basis. This article discusses the high-voltage test techniques and methods of metal oxide arresters.

[Keywords]metal oxide arrester; high voltage test technology; current limit

作為一種質(zhì)量輕、材料穩(wěn)定、對(duì)電力網(wǎng)維護(hù)成效顯著等優(yōu)質(zhì)特點(diǎn)，金屬氧化物高壓避雷器在供電系統(tǒng)運(yùn)作過程中發(fā)揮了重要作用。到20世紀(jì)80時(shí)代，金屬氧化物高壓避雷器就得到了廣泛運(yùn)用。現(xiàn)階段，在電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)作過程中，氧化劑高壓避雷器已變成維護(hù)電力工程安全平穩(wěn)不可或缺的重要構(gòu)成部分。可是不可否認(rèn)，在具體運(yùn)用過程中，氫氧化物避雷器易受外部不利因素的影響，尤其是極端天氣的毀壞，常導(dǎo)致高壓避雷器表層返潮、老化，嚴(yán)重妨礙了電阻的工作，從而影響到供電系統(tǒng)的常規(guī)運(yùn)作。

1 直流高壓試驗(yàn)概述

1.1 有關(guān)條款

當(dāng)前，在我國(guó)電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，為確保電力運(yùn)行的安全穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)輸電設(shè)備的變電操作，必須按照國(guó)家有關(guān)規(guī)定進(jìn)行檢查和判斷。根據(jù)國(guó)家有關(guān)規(guī)定，對(duì)直流基準(zhǔn)電壓的初值有明確規(guī)定，一般情況下，初始值不能超過5%;對(duì)于泄漏電流的初值，它的差別不超過30%。此外，在進(jìn)行直流高壓電源檢測(cè)時(shí)，應(yīng)考慮到環(huán)境因素的影響及高壓避雷器內(nèi)部構(gòu)造的轉(zhuǎn)變，要防止試驗(yàn)分析所取得的信息與現(xiàn)實(shí)情況有所不同。

1.2 相關(guān)影響因素

在電網(wǎng)運(yùn)作過程中，供電系統(tǒng)占有著十分重要的影響力，因而，全方位、充分地掌握和理解供電系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容，可合理減少耗損，減少相關(guān)安全事故發(fā)生的概率。因?yàn)楣╇娤到y(tǒng)運(yùn)作過程中，環(huán)境因素和內(nèi)部結(jié)構(gòu)系統(tǒng)對(duì)安全性，高效率運(yùn)作有較大的影響，因此對(duì)交流電壓試驗(yàn)全方位掌握供電系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)情況十分重要。測(cè)試分析過程中，準(zhǔn)確的測(cè)試數(shù)值對(duì)于相關(guān)技術(shù)人員正確判斷避雷器狀態(tài)至關(guān)重要。對(duì)影響測(cè)試結(jié)果的相關(guān)因素進(jìn)行科學(xué)分析，可獲得確切的直流高壓電源測(cè)試數(shù)據(jù)，保證檢測(cè)的穩(wěn)定性。其中影響因素具體有：①在選用高壓避雷器插線板、高壓避雷器時(shí)，在內(nèi)部存有電暈放電等難題。②高壓避雷器表層的潔凈水平對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有較大影響。若表層產(chǎn)生很多油漬，將影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精確性。③高壓避雷器對(duì)外界環(huán)境的依賴程度高，但因素對(duì)高壓避雷器的應(yīng)用也有較大影響。在特殊氣溫影響下，高壓避雷器常發(fā)生老化、返潮等狀況。④長(zhǎng)期應(yīng)用高壓避雷器，如不認(rèn)真維修，將導(dǎo)致高壓避雷器的過大損失。比如高壓避雷器泵殼，太多的耗損將造成泵殼破裂或裂開。

1.3 實(shí)際效果

在交流電壓試驗(yàn)中，因?yàn)楦邏罕芾灼魇艿江h(huán)境因素和內(nèi)部構(gòu)造的影響，通常造成各種難題，導(dǎo)致交流電壓檢測(cè)分析數(shù)據(jù)造成誤差。所以，在應(yīng)用高壓避雷器時(shí)，應(yīng)采用以下對(duì)策來處理相關(guān)難題，盡量避免獲得有誤差的數(shù)據(jù)信息：①當(dāng)電弧放電狀況和高壓避雷器表層有污漬時(shí)，所取得的數(shù)據(jù)信息是不準(zhǔn)確的，這將嚴(yán)重影響試驗(yàn)效果。試運(yùn)行之前必須采用所有行得通的方法來處理相關(guān)難題。②當(dāng)高壓避雷器受潮后，參照電壓顯著降低，發(fā)現(xiàn)走電流明顯擴(kuò)大，這一問題較為普遍，且較易被檢測(cè)到。③對(duì)避雷器而言，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)由于年久失修或高損耗而引起的損壞或老化現(xiàn)象。若為單片式閥片，則會(huì)出現(xiàn)參考電壓下降，泄漏電流提升的狀況，特別注意的是，在這一環(huán)節(jié)中，高壓避雷器是由雙片泵殼串聯(lián)而成，其毀壞并不必定造成試驗(yàn)結(jié)果的實(shí)質(zhì)轉(zhuǎn)變。④從高壓避雷器裂開狀況看來，泵殼裂開不會(huì)造成整個(gè)參照電壓有非常大變化，僅因?yàn)楸脷っ娣e的擴(kuò)大，對(duì)參考電壓的影響不大，對(duì)漏電流的影響很小。

2 現(xiàn)場(chǎng)直流電檢測(cè)現(xiàn)況

高壓避雷器直流電試驗(yàn)的信息主要是精確測(cè)量漏電電流量和直流電標(biāo)準(zhǔn)電壓，MO≤750 kV;還需要精確測(cè)量1 mA下的電壓U1 mA，并在泄漏電流下測(cè)量0.75 U1 mA，針對(duì)MO 500 kV，檢測(cè)溝通交流電氣設(shè)備500 kV設(shè)備保護(hù)性實(shí)驗(yàn)技術(shù)規(guī)范，測(cè)量1 mA直流電標(biāo)準(zhǔn)電壓U1 mA和0.75 U1 mA。該高壓避雷器的直流電試驗(yàn)與出廠試驗(yàn)不一樣，出廠試驗(yàn)?zāi)軌蛟谇鍧?、干燥的條件下對(duì)每一個(gè)高壓避雷器進(jìn)行獨(dú)立的檢測(cè)，而現(xiàn)場(chǎng)不但環(huán)境狀況較為復(fù)雜，并且也有加壓路線的接口方式，會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果造成一定的影響，導(dǎo)致測(cè)量不精確，乃至導(dǎo)致誤判狀況。如圖1所示。

根據(jù)對(duì)原有的解析和科學(xué)研究能夠看出，無論是表層泄漏或是工作壓力線與試樣的視角，都是會(huì)對(duì)直流電漏流造成影響。在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)等同于和低于500 kV電壓的氫氧化物高壓避雷器開展當(dāng)場(chǎng)直流電檢測(cè)開展論述，而在直流測(cè)試中500 kV MOS避雷器則為了在1 mA和0.75 U1 mA下測(cè)量基準(zhǔn)電壓和0.75 U1 mA的漏電流，由于增加了測(cè)試電流，現(xiàn)場(chǎng)非測(cè)試節(jié)流的測(cè)量更為復(fù)雜，限制電流電阻對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響也更為明顯，因而增加了現(xiàn)場(chǎng)的工作量。

比如某處變電站實(shí)驗(yàn)金屬氧化物高壓避雷器的直流高壓電源環(huán)節(jié)中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果存有異常狀況，金氧化物高壓避雷器兩邊500 kV工作電壓為500 kV，為了確保檢測(cè)的精確性，在該高壓避雷器上，對(duì)屏蔽電纜完成了第二次實(shí)驗(yàn)。經(jīng)檢測(cè)，可獲知，相對(duì)要求的195 kV工作電壓，C相的高壓避雷器U1 mA值一定超過此值，U1 mA值偏差低于5%，滿足相關(guān)規(guī)定。泄漏電流量0.75 U1 mA差為74%，可是泄漏電流的絕對(duì)值低于50μA，針對(duì)金屬氧化物高壓避雷器而言，漏流電流量低于防范范疇。DC基準(zhǔn)工作電壓也小于預(yù)留值，應(yīng)不會(huì)有故障問題，但具體C相高壓避雷器數(shù)值變化比較大，表明金屬氧化物高壓避雷器存有故障問題。維修后，查驗(yàn)高壓避雷器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)有裂痕、擊穿現(xiàn)象，但未發(fā)生老化或受潮。

不管是U1 mA，還是0.75 U1 mA的外觀，都符合《電力設(shè)備檢修試驗(yàn)規(guī)程》的安全規(guī)定，但是氧化物避雷器仍然會(huì)出現(xiàn)裂紋和破裂。金屬氧化物避雷器在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)，不能只有一個(gè)原因，要針對(duì)各種干擾源采取相應(yīng)的措施。

3 確認(rèn)故障測(cè)試

為了更好地驗(yàn)證影響高電壓實(shí)驗(yàn)的要素，高壓避雷器分成發(fā)生裂開泵殼和裂開不產(chǎn)生泵殼2組，每一組15個(gè)泵殼。為了更好地提升檢測(cè)的準(zhǔn)確性，C組選擇3個(gè)裂開泵殼，D組選擇3個(gè)裂開泵殼，E組選擇3個(gè)正常泵殼，對(duì)5組閥片完成直流高壓電源實(shí)驗(yàn)。比照5組檢測(cè)結(jié)果，被擊穿閥片的直流基準(zhǔn)電壓變化較大，泄漏電流變化較大。所述MOS避雷器包括33個(gè)閥片，在正常閥片內(nèi)也存在，導(dǎo)致泄漏電流和直流基準(zhǔn)電壓變化不大，與安全防范范圍基本一致，但在實(shí)際情況下，該避雷器已出現(xiàn)嚴(yán)重故障。僅以U1 mA和0.75 U1 mA為根據(jù)來判斷金屬氧化物高壓避雷器故障并不會(huì)有，應(yīng)依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)自然環(huán)境具體情況，被試高壓避雷器的具體情況，實(shí)驗(yàn)所得的結(jié)果等做好深入分析，以分辨是不是有故障。

4 影響MOS高壓避雷器直流檢測(cè)數(shù)據(jù)的原因及優(yōu)化

4.1 試驗(yàn)的關(guān)鍵影響因素

試驗(yàn)接線方法及外部檢驗(yàn)環(huán)境的影響，及直流高壓電源設(shè)施自身的影響，都會(huì)影響現(xiàn)場(chǎng)直流電檢測(cè)的精確性。在精確測(cè)量金屬氧化物高壓避雷器直流電漏流時(shí)，對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的具體影響是：高壓接線對(duì)地雜散電流量，瓷套表層的漏流，試樣充壓端根據(jù)環(huán)境對(duì)地雜散電流量，不被試節(jié)漏電流。此外，在檢測(cè)流程中，靜電發(fā)生器成套設(shè)備裝置一般都裝有功率電阻，以避免短路故障造成電流量或檢測(cè)設(shè)備被穿透而毀壞。選用功率電阻對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的影響，促使直流電參照電壓和泄漏電流偏大。

在500 kV金屬氧化物高壓避雷器現(xiàn)場(chǎng)精確測(cè)量泄漏電流下1 mA電壓值，電流量相對(duì)性較大，不能忽視功率電阻損耗UR，根據(jù)UX+UR=U可知U=U中，U值較大，最后還會(huì)導(dǎo)致讀數(shù)U1 mA值偏大;當(dāng)在0.75 U1 mA下測(cè)漏電流值時(shí)，儀器設(shè)備表明該元器件輸出給靜電發(fā)生器的電壓。假如一直選用0.75 U1 mA按鍵，則泄漏電流僅為0.75 U1 mA降低工作電壓，而與U1 mA功率電阻對(duì)比，其壓力減少數(shù)十倍，使最后的試件產(chǎn)生較大的電壓，從而使漏電流值增大。

4.2 提高測(cè)試準(zhǔn)確度的措施

防雷設(shè)施工作環(huán)節(jié)中配電變壓器串聯(lián)，下方接地裝置、上方接線、過電壓三個(gè)部分對(duì)路線上的配電變壓器進(jìn)行損耗。三部分過電壓下，高壓避雷器電流值與其自身特性存在一定的關(guān)聯(lián)，存有一定的殘壓值。對(duì)接地系統(tǒng)的電流值選用接地裝置引下線與配電變壓器箱相互連接。根據(jù)接地裝置引下線能夠?qū)⒔拥叵到y(tǒng)的剩下電壓與配電變壓器外殼相互連接，隨后選用接地系統(tǒng)連接消除，針對(duì)如何使引下電流值減少便是對(duì)如何使引上電流值減少。導(dǎo)線特性阻抗與電流量頻率通過相關(guān)，若頻率越高，導(dǎo)電性感就越強(qiáng)，電阻值就越大。根據(jù)U=IR能夠看得出，假如希望使導(dǎo)線上的殘留壓力減少，就必須縮小導(dǎo)線特性阻抗，降低導(dǎo)線特性阻抗的可行辦法是減少導(dǎo)線的間隔，使導(dǎo)線特性阻抗減少。

一種500 kV三節(jié)裝金屬氧化物避雷器，在測(cè)中間節(jié)漏電流時(shí)，其上、下兩端加壓，當(dāng)2個(gè)閉合電路均有一節(jié)并連接時(shí)，在交流電壓作用下，2節(jié)漏電流相同，不能忽視對(duì)測(cè)量泄漏電流的影響。這時(shí)，必須在接地裝置端精確測(cè)量漏電流。此外，當(dāng)被試節(jié)漏為1 mA時(shí)，也會(huì)發(fā)生泄漏超出1 mA的狀況，因而，假如情況允許，現(xiàn)場(chǎng)增設(shè)高壓端相當(dāng)于或超過3 mA的微安表，以對(duì)非被試節(jié)泄漏電流做好監(jiān)管，以避免高走電設(shè)備的滿負(fù)荷。

處理因功率電阻造成的檢測(cè)偏差主要有兩種方式：各節(jié)接地電阻能符合要求，并確保高壓避雷器基座，并能穩(wěn)定地維護(hù)直流高壓電源設(shè)備內(nèi)的過電流。可去除設(shè)備的輸入端功率電阻，并可直接對(duì)機(jī)器設(shè)備輸出高壓做好檢測(cè)，將阻容高壓分壓器與高壓避雷器壓力端連接，根據(jù)U1 mA的分壓器讀出，計(jì)算出0.75 U1 mA的數(shù)值，通過手動(dòng)調(diào)整設(shè)備的壓力按鈕來控制設(shè)備的壓力按鈕。記錄漏流，機(jī)器設(shè)備上0.75 U1 mA按鍵不能直接應(yīng)用。方式1：直接除去功率電阻，在儀器設(shè)備維護(hù)健全，機(jī)器設(shè)備絕緣層可靠的情形下，是有效的;方式2：標(biāo)準(zhǔn)工作電壓值和直流電漏電流都能精準(zhǔn)測(cè)量，但需要加上高壓分壓器，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)工作量擴(kuò)大。

5 結(jié)語(yǔ)

需要全方位了解氧化物避雷器的運(yùn)用情況，交流電壓檢測(cè)研究是最重要的措施之一，它對(duì)確保電力工程系統(tǒng)優(yōu)化，穩(wěn)定運(yùn)作有關(guān)鍵意義。對(duì)高壓避雷器進(jìn)行合理的維護(hù)，能夠進(jìn)一步保證供電系統(tǒng)的平穩(wěn)發(fā)展，從而推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

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