氧化鋅避雷器檢測技術

文/程高言,新疆維吾爾自治區煤礦礦用安全產品檢驗中心

氧化鋅避雷器檢測技術

文/程高言,新疆維吾爾自治區煤礦礦用安全產品檢驗中心

近年來，氧化鋅避雷器的檢測技術得到了業內的廣泛關注，研究其相關課題有著重要意義。本文首先對相關內容做了概述，分析了氧化鋅避雷器所使用的在線監測方法以及帶電測量的理論依據，并結合相關實踐經驗，分別從多個角度與方面就氧化鋅避雷器帶電測量問題展開了研究，闡述了個人對此的幾點看法與認識，望有助于相關工作的實踐。

氧化鋅；避雷器；檢測；技術

前言

輸配電線路位置較為空曠，因雷擊線路所致跳閘狀況在整個電網總事故中占據較大比重。此外，當雷擊線路時，雷擊波便會經線路進至變電站，從而對變電站造成嚴重威脅。至此，需強化對線路的防雷保護工作。本文針對35kV線路，在線路上金屬氧化物避雷器，然后選用電磁暫態程序，計算分析此裝置在雷擊線路、雷擊桿塔時所產生的實際避雷效果。

1 分析條件

35kV配電線路桿塔，有可以橙汁為無拉線鋼筋混凝土單桿，桿塔電感平均值0.83u H/m，波阻抗250。當桿塔遭受雷擊時，此時的雷電便會通過系統的接地裝置，以一種流散方式，傳送至大地。在雷電流相應作用下，對于此時的接地裝置而言，其接地電阻在存在形式上，將會轉變為暫態電阻特性，而對于其表征來講，則會呈現為沖擊接地電阻。針對沖擊接地電阻來講，其相比于工頻接地電阻，二者之間存在著本質性差異，其為雷電流的函數、接地裝置埋深與形狀及土壤電特性。為了能夠更好的、更加系統準確的對桿塔沖擊接地電阻的影響開展研究，在具體計算過程中，把接地電阻控制在5～100。為雷擊桿塔時計算波過程圖。在安裝懸式絕緣子及金屬氧化物避雷器時，需使其并聯，調整避雷器額定電壓，即42kV。

2 雷擊線路時的耐雷水平

無避雷器與有避雷器時，分別對兩桿塔間線路上的各個位置進行雷擊，線路在其情況下所呈現出耐雷水平的變化曲線。在沒有安裝避雷器的情況下，雷擊位置不會影響線路耐雷水平，且具有比較低的耐雷水平，即無避雷線為2.5kV，有避雷線為2.6kV，相比于雷擊桿塔塔頂的24.8kV與38.3kV，明顯低于后者。若將1組避雷器安裝于0號桿塔時，則此時的耐雷水平便會隨著0號桿塔與累積點之間的距離增大而呈降低狀態，若雷擊位置為1號桿塔時，則具有最低的耐雷水平，即無避雷線2.6kV，有避雷線2.7kV，相比于0號桿塔無避雷器數值，大致相同。若分別將1組避雷器安裝于0號桿塔與1號桿塔時，則有避雷線的線路耐雷水平與無避雷線線路的耐雷水平，在分布上，均呈現為以檔距中央為軸心，與僅將避雷器安裝于0號桿塔相比，在耐雷水平方面更為突出，即33.7kV與43.1kV。所以，通過模擬計算有、無避雷線的35kV配電線路，可得知，在沒有安裝避雷器時，雷電流為2.5kV及大于2.6kV時，會出現閃絡狀況，運用避雷器，當雷擊于導線時，便會相應性增大耐雷水平。

依據公式（1）將臨界擊距rsK求出，即rsK=hb+hd[]2（1-sinα）（1），rsK=71I075k（2）。在公式當中，hd表示導線高度，α表示保護角，而表示hb避雷線高度。結合35kV配電線路桿塔所持有的各項參數，此時便能夠準確求出所需要的A相導線下的臨界擊距rsk，求出，A=25.5m，而B相則為B=16.6m。依據公式（2），可得出與之呈對應狀態的雷電流值，Ik，B=3.0kA，A=54kA。所以，于小于5.4kA的雷電流作用下，可能會出現繞擊。

針對35kV線路，模擬、計算其在安裝有避雷線情況下的避雷效果，最終得知，配電線路于無避雷器狀況下，其線路耐雷水平即為2.6kA，可能會出現繞擊閃絡，如若繞擊點位0號桿塔，然后將1組避雷器加裝于1號塔，則可顯著提升耐雷水平，即達25kA以上，能夠對配電線路提供完全保護，使其免于繞擊閃絡。

3 避雷器帶電測試原理

避雷器等效電路圖。在交流電壓下，

避雷器全電流IX含阻性電流IR和容性電流IC，

運行時，通過避雷器的電流大部分為IC，IR只占Ix的10%～20%。

當避雷器內部進水受潮或者絕緣受到損壞時，IC變化較小，而IR會增大到正常值的數十倍，所有避雷器帶電測試主要是IX、IR的值。在避雷器測量中，采用AI6108氧化鋅避雷器帶電測試儀獲得MOA的IX，通過線路單元智能控制柜計量交流電壓空開處取參考電壓U，通過傅里葉變換的得到電流和電壓的基波分量。通過基波值的相位比，得出避雷器的阻抗角φ，IR=IXCOSφ，IC=IX?SINφ。

4 分析相間耦合電容對避雷器帶電測試干擾分析

影響避雷器帶電測試結果因素很多，如站內電場干擾，電網電壓波動，設備外瓷瓶臟污，相間干擾以及天氣溫濕度，但是，避雷器相間耦合電容干擾對測量結果影響最大。

避雷器在運行電壓時，空間中產生雜散電容電流，通過相間的相互作用使得三相的電流、阻抗角發生變化，導致測量數據偏離實際。避雷器通常一字并列置放。A、C間距離較遠，因此只考慮A、B與B、C相之間的耦合電容電流。

經計算，其補償公式如公式（1）所示。C0為相間耦合電容；CA、CB、CC及RA、RB、RC分別為三相避雷器的等效電容和非線性電阻；IXA、IXB、IXC為三相全電流；UA、UB、UC為電網的三相電壓

5 避雷器帶電測試數據校正

通過補償過真實反映避雷器設備的數據推出C0，即可倒推出避雷器實際運行時禁用補償數據，繼而推出補償角度。通過測試角度與推算角度對比，驗證儀器可靠性。

下面以一變電站表，避雷器帶電測試原始數據進行驗證。

得出C0≈1.9～2.0（PF），而由于我們采用邊相補償計算等效電路元件數值，因此B相不做討論。進而，通過公式（1）得出補償后角度，A及C相分別為φ’A=83.63°和φ’C=84°。這與儀器給的補償角度一致。而邊補償后的數據能更加真實反映避雷器的運行實際。

結語

這里分析了氧化鋅避雷器帶電測試受到相間耦合電容干擾，根據推導推導公式進而得出實際阻抗角與受干擾的阻抗角。通過實際現場試驗證明，使用儀器的邊補償功能可以很好地修正避雷器帶電測試數據，真實反映試驗結果。