氧化鋅避雷器帶電測(cè)試原理及干擾分析

植慶航

摘 要：過電壓對(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行威脅很大，而避雷器是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要設(shè)備之一。帶電測(cè)試的諸多優(yōu)點(diǎn)使其得到了廣泛的應(yīng)用，但是現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的干擾會(huì)影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，文章結(jié)合帶電測(cè)試的原理，通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比，對(duì)幾種影響因素進(jìn)行了分析，針對(duì)做好避雷器帶電測(cè)試工作提出了幾點(diǎn)建議。

關(guān)鍵詞：氧化鋅避雷器；帶電測(cè)試；阻性電流；干擾

隨著社會(huì)對(duì)供電可靠性的要求越來越高，帶電測(cè)試越來越受人們的青睞。然而，有時(shí)候帶電環(huán)境以及自然環(huán)境會(huì)干擾測(cè)試，導(dǎo)致數(shù)據(jù)誤差，不能準(zhǔn)確判斷避雷器的狀態(tài)。

一、帶電測(cè)試的基本原理

（一）氧化鋅避雷器的電氣特性

MOA的電阻閥片相當(dāng)于一個(gè)電阻和電容組成的并聯(lián)電路，其等效電路如圖1所示和電流向量關(guān)系圖如圖2所示，其中IX、IR、IC分別為MOA的全電流（持續(xù)泄露電流）、阻性電流和容性電流。

在正常運(yùn)行電壓下，IR占總泄露電流的10%～20%，主要包括：瓷套內(nèi)、外表面的沿面泄露，閥片沿面泄露及其本身的非線性電阻分量，絕緣支撐的泄露等。

（二）帶電測(cè)試的原理

全電流的價(jià)值主要體現(xiàn)在MOA有較大故障或老化比較嚴(yán)重的時(shí)候有明顯增大，是一個(gè)不可或缺的電氣參考量。但對(duì)其早期的老化或受潮反映不靈敏，導(dǎo)致無法正確判別。

MOA電阻片長(zhǎng)期承受工頻電壓而逐漸老化，其體現(xiàn)為系統(tǒng)運(yùn)行電壓下的阻性電流變大。阻性電流用峰值來表示，在系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行電壓下，正常的阻性電流峰值為100～200μA，MOA發(fā)生受潮、元件損壞、表面污穢等故障時(shí)阻性電流峰值很容易超過這個(gè)數(shù)量級(jí)。預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定：當(dāng)阻性電流增大到初始值的50%時(shí)應(yīng)停電檢查。

MOA的絕緣性能下降有兩個(gè)原因：一是氧化鋅閥片老化，使其非線性特性變差，其主要表現(xiàn)是在系統(tǒng)正常運(yùn)行電壓下阻性電流高次諧波分量顯著增大，而阻性電流的基波分量相對(duì)增加較??；二是氧化鋅閥片受潮，其主要表現(xiàn)為正常運(yùn)行電壓下阻性電流基波分量顯著增大，而阻性電流高次諧波分量增加相對(duì)較小。因此，對(duì)阻性電流各次諧波的測(cè)量可以較為準(zhǔn)確地判別MOA性能下降的原因。

根據(jù)上面所述，正確的方法是測(cè)量各個(gè)基本電流量。現(xiàn)場(chǎng)工作中我們班組用到AI6106氧化鋅避雷器帶電測(cè)試儀。測(cè)試接線圖如圖3所示。

二、試驗(yàn)過程中的干擾分析

（一）避雷器兩端電壓中諧波含量的影響

因?yàn)镸OA是接在母線上的，運(yùn)行電壓可以直接作用在避雷器上，而其中的諧波電壓的幅值和相位均影響MOA阻性電流的測(cè)量值。諧波狀況不同，可能使測(cè)得的結(jié)果相差很大。而阻性電流基波分量基本不受諧波成份影響，因此在諧波干擾比較嚴(yán)重的情況下測(cè)量應(yīng)以阻性電流基波分量為準(zhǔn)。

（二）避雷器相間的干擾

高壓場(chǎng)地的避雷器通常是三相一字排開的，由于不同相之間會(huì)存在雜散電容，因此對(duì)MOA進(jìn)行帶電測(cè)試時(shí)，會(huì)受到相間干擾影響。主要是A、C相受到B相的影響，B相由于在中間，綜合影響較小。A、C相電流相位會(huì)往B相方向偏移，一般偏移角度2°～4°左右，如圖4所示。根據(jù)投影法可得，A相阻性電流增加，C相變小甚至為負(fù)。我們班組所使用的儀器是可以進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償?shù)模湓硎羌俣˙對(duì)A、C相的影響是對(duì)稱的，測(cè)量出Ic超前Ia的角度Φca，A相補(bǔ)償Φ0a=（Φca120°）/2，C相補(bǔ)償Φ0c=（Φca120°）/2。這種方法實(shí)際上對(duì)A、C相阻性電流進(jìn)行了平均，也有可能掩蓋問題。因此還是建議考核沒有進(jìn)行補(bǔ)償?shù)脑紨?shù)據(jù)。

（三）避雷器外表面污穢的影響

MOA外表面的污穢，除了對(duì)閥片柱的電壓分布的影響而使其內(nèi)部泄露電流增加外，表面泄露電流對(duì)測(cè)試精度的影響也不能忽視。污穢程度不同，其外表面的泄露電流對(duì)MOA阻性電流的測(cè)試影響也不一樣。

（四）溫度和濕度對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響

由于MOA的閥片在小電流區(qū)域具有負(fù)的溫度系數(shù)，加之內(nèi)部空間較小，散熱條件較差，同時(shí)有功損耗產(chǎn)生的熱量會(huì)使閥片的溫度高于環(huán)境溫度。這些會(huì)使MOA的阻性電流增大。通常情況下，溫度越高，泄露電流越大。

三、實(shí)例分析

111PT間隔避雷器工作中測(cè)得的數(shù)據(jù)。測(cè)試前觀察到避雷器表面比較潮濕，同時(shí)有明顯污穢，為了排除濕度干擾，經(jīng)過一段時(shí)間太陽(yáng)暴曬后進(jìn)行第二次測(cè)試。

第一次測(cè)試在潮濕情況下測(cè)得的數(shù)據(jù)，全電流和阻性電流明顯要大于第二次，而且阻性電流基波分量也要比第二次大些。對(duì)比上次測(cè)試數(shù)據(jù)，各電流量無明顯變化，說明測(cè)試確實(shí)受到了濕度的干擾。比起上次數(shù)據(jù)，全電流和阻性電流稍微增大了一些，污穢是影響的一個(gè)重要因素。

四、結(jié)論及建議

帶電測(cè)試中受到的干擾是復(fù)雜的、多樣的，因此導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果有可能出現(xiàn)偏差。所以，主要應(yīng)考察的是阻性電流相關(guān)量如阻性電流峰值等的增量，觀察其變化趨勢(shì)，才能更好的把握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。下面根據(jù)本文的分析，對(duì)工作提出幾點(diǎn)建議：MOA帶電測(cè)試工作應(yīng)該選在天氣晴朗干燥、空氣溫度濕度相近的條件下進(jìn)行。并且要詳細(xì)地記錄數(shù)據(jù)，除了各個(gè)電流量，還應(yīng)把測(cè)量時(shí)的運(yùn)行電壓、環(huán)境溫度、相對(duì)濕度等數(shù)據(jù)記下來，以便進(jìn)行進(jìn)一步的對(duì)比。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊保初，劉曉波，戴玉松.高電壓技術(shù)[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，2012.

[2]陳潤(rùn)穎，毛學(xué)峰.變電設(shè)備故障及分析[M].北京：中國(guó)電力出版社，2013.

[3]陳化鋼.電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)方法及診斷技術(shù)[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2009.

[4]廣東電網(wǎng)公司.預(yù)防性試驗(yàn)作業(yè)指導(dǎo)書.分冊(cè)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2013.

[5]周武仲.電力設(shè)備維修與預(yù)防性試驗(yàn)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2008.

[6]河北省電力公司.變電檢修現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)問答[M].北京：中國(guó)電力出版社，2013.