750kV金屬氧化物避雷器不拆高壓引線試驗方法研究

(國網青海省電力公司檢修公司 青海 西寧 810003)

引言

金屬氧化鋅避雷器是電力系統中的重要保護設備之一，其主要作用是限制系統過電壓，包括：線路傳來的雷電過電壓或由操作引起的內部過電壓。直流1mA電壓(U1mA)及0.75U1mA的泄漏電流試驗是金屬氧化鋅避雷器試驗中的主要項目之一。常規試驗方法需要拆除高壓引線，在750kV電力系統中，金屬氧化鋅避雷器共4節，體積大、高壓引線粗重，每次試驗都需要斗臂車，傳統試驗方法有以下缺陷：①現場檢修，停電時間較短，而傳統試驗方法工作量大，耗時長；②拆除及復裝高壓引線會造成高壓引線損傷以及螺絲接觸不良等隱患；③電壓等級越高，金屬氧化鋅避雷器離地面高度越大，拆裝工作過程中的危險性更高[1]。因此，應積極探索高電壓等級金屬氧化鋅避雷器不拆除高壓引線試驗方法，減輕試驗強度，排除干擾，獲得準確試驗結果。

一、常規測試方法及其注意事項

避雷器一般與變壓器或電容電壓互感器相連，常規直流泄漏試驗需拆除高壓引線，從上至下，依次逐節進行試驗，如圖1所示，首先拆除避雷器頂端高壓引線并且斷開底部在線監測裝置，用直流發生器在每節避雷器頂部施加直流高壓，并在上端加壓線路中串接微安表，避雷器下端接地，由于微安表內阻很小，所以可以認為通過微安表的電流即為所測避雷器的泄漏電流。

圖1 750kV金屬氧化鋅避雷器直流泄漏電流常規試驗方法

常規測試方法的注意事項有以下兩點：①試驗前應對對其表面進行清潔，空氣濕度大時，還應對其表面進行屏蔽，防止表面臟污導致電導電流增大影響測試結果。

②應注意，直流高壓加壓線與避雷器本體有足夠的安全距離(加壓線與避雷器本體的角度應大于75度)，加壓線與電流測量線，應保持足夠的空間角度，避免高壓線與電流測量線之間的耦合電流的阻性分量流微安表[2]，造成試驗誤差，其試驗原理如圖2所示：

圖2 加壓線與避雷器本體的角度應大于75o

二、不拆除高壓引線試驗方法

通過資料查找，不拆除高壓引線的試驗方法，現階段有雙表法及等電位法兩種，筆者提出的絕緣屏蔽法。這三類試驗方法，均不需拆除高壓引線，并且利用高壓引線接地性質。

(一)雙表法

試驗采用兩塊微安表故稱之為雙表法，高壓測微安表①的讀數為流經第1節和第2節的避雷器的電流之和。當表①的讀數減去表②讀數為1mA時，此時的控制臺輸出電壓即為第1節的直流參考電壓U1，當表②的讀數為1mA時，控制臺輸出電壓即為第2節的直流參考電壓U2。按下控制臺上0.75U1mA按鈕，表②的讀數即為第2節避雷器的0.75U1mA下的泄漏電流，將控制臺輸出電壓降至0.75U1，此時，表①的讀數減去表②讀數，即為上節避雷器的0.75U1mA下的泄漏電流[2]，下兩節避雷器試驗原理相同，其接線圖如圖3所示：

圖3 750kV金屬氧化鋅避雷器直流泄漏電流雙表法接線圖

(二)等電位法

直流高壓發生器同時輸出兩根高壓線。一根高壓線串聯微安表之后加于第1節與第2節避雷器之間法蘭上，另一根加于第2節與第3節法蘭處，這樣第2節避雷器上、下兩端電壓相等，為等電位，不產生電位差，無電流流過，微安表的讀數為1mA時控制臺輸出電壓即為第1節的直流參考電壓U1，按下控制臺上0.75U1mA按鈕，微安表的讀數即為第1節避雷器的0.75U1mA下的泄漏電流，其余避雷器試驗接線圖如圖4所示：

圖4 750kV金屬氧化鋅避雷器直流泄漏電流等電位法接線圖

(三)絕緣屏蔽法

直流高壓發生器高壓引線連接于第1節與第2節避雷器之間法蘭上測試第1節避雷器直流1mA電壓(U1mA)及0.75U1mA，存在雜散電流，主要來源于加壓法蘭與均壓環之間形成的電容電流，如圖5所示：

圖5加壓法蘭與均壓環之間形成的電容電流

其中，I2=UωC，C是法蘭與均壓環之間形成的電容

因為存在雜散電流的影響，導致流過微安表的電流偏大，微安表示數為1mA時控制臺輸出電壓并非避雷器直流1mA電壓(U1mA)，更無法得到第1節避雷器的0.75U1mA下的泄漏電流。絕緣屏蔽法是首先直流高壓發生器高壓引線連接于第1節與第2節避雷器之間法蘭上，隨后在法蘭外施加絕緣屏蔽，將雜散電流屏蔽掉，使微安表所示僅為第1節避雷器泄漏電流，當微安表示數為1mA時控制臺輸出電壓即為避雷器直流1mA電壓(U1mA)，按下控制臺上0.75U1mA按鈕，微安表的讀數即為的0.75U1mA泄漏電流，第2節、第3節避雷器原理相同，對于最下節避雷器，需采取低表發測量，絕緣屏蔽法接線如圖5所示：

圖6 750kV金屬氧化鋅避雷器直流泄漏電流絕緣屏蔽法接線圖

三、雙表法與絕緣屏蔽法的試驗數據對比

對比上述三種不拆高壓引線試驗方法，理論上均可行，但是因為等電位法需要直流高壓發生器同時輸出兩根高壓線，不易實現，在某變電站750kV線路避雷器試驗中，我們使用“絕緣屏蔽法”750kV線路避雷器進行直流泄漏試驗，“雙表法”與“絕緣屏蔽法”試驗數據見表1.

表1 “雙表法”與“絕緣屏蔽法”試驗結果比較

以上數據表明，使用“雙表法”與“絕緣屏蔽法”進行直流泄漏試驗，避雷器直流1mA電壓(U1mA)無明顯差異，而對于0.75U1mA下的泄漏電流，“絕緣屏蔽法”更加準確。

此外，現場試驗過程中發現，上下兩節避雷器的伏安特性有一些差異，幾乎所有的金屬氧化鋅避雷器的伏安特性曲線不會完全重合，會造成避雷器的直流參考電壓有所差異，這種差異表現在直流泄漏試驗的測試中會很大，當微安表②示數為1mA時，微安表①示數會超過2mA時，甚至超過毫安表量程，可能導致毫安表損壞的。

四、結束語

綜上所述，使用“絕緣屏蔽法”進行直流泄漏試驗可以避免特種車輛配合及拆、接線時間過長的問題，解決了一直困擾試驗人員和檢修人員的拆接線問題，節省了人力物力，減少了試驗時間縮短了停電時間，有效提高了供電可靠性，產生了良好的經濟效益和社會效益[3]。