線路避雷器直流試驗方法淺析

高敏

摘要：線路避雷器是對供電線路和供電設備進行保護的重要保護設施之一，如果電力系統(tǒng)中的線路避雷器在使用中出現(xiàn)老化、失效或損壞，那么便可能會引起大型的電路故障，進而給電力企業(yè)造成嚴重的經(jīng)濟損失。因此開展線路避雷器的直流試驗，可以對線路中的氧化鋅避雷器進行定期檢測，進而排除事故隱患，保障電力系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運行。本文主要研究了35千伏的氧化鋅避雷器，首先通過分析氧化鋅避雷器電阻片的基本特性，再通過開展模擬仿真實驗，通過傅里葉函數(shù)的變化計算對幾組參與線路避雷器直流試驗的35千伏氧化鋅避雷器進行測試，進而研究線路避雷器在直流實驗中是否存在無濾波電容對測量結果產生影響。

關鍵詞：線路避雷器;直流試驗;基本特性;結果分析

一、線路避雷器的基本特性

在我國電力系統(tǒng)中應用最為廣泛的線路避雷器為氧化鋅避雷器，這種避雷器由于其組成結構中的氧化鋅電阻片，具有優(yōu)異的非線性伏安特性且造價較為低廉受到了市場的一致好評。氧化鋅避雷器在直流試驗中，當直流為1mA電壓值時，如果試驗中氧化鋅避雷器輸出電壓為恒定直流，那么固有電容c則不導通，基于此避雷器電阻片則會呈現(xiàn)出較為完整的曲線性特征，該特征主要是隨著輸出電壓的增大，電阻片的非線性電阻越小。同時在直流試驗中，當氧化鋅避雷器所承受的過電壓一旦消失，那么非線性電阻值便會迅速增大，氧化鋅電阻片便會恢復到絕緣狀態(tài)。但是在該避雷器中，當輸出電壓含有交流成分之時，或是避雷器遇到高次諧波風量時，那么避雷器的固有電容就會呈現(xiàn)出電抗特征，通過將氧化鋅避雷器的固有電容與非線性電阻進行并聯(lián)，氧化鋅避雷器的阻抗值便會略微下降，這就會對避雷器直流試驗中的測量效果產生一定的影響。

在實踐調查中發(fā)現(xiàn)，線路避雷器中的氧化鋅電阻片的伏安特性，在1mA到5kA的范圍內呈現(xiàn)出良好的非線性關系，因此可以根據(jù)氧化鋅電阻片的伏安特性，劃分為低電場區(qū)域、中電場區(qū)和高電場區(qū)。通常氧化鋅電阻器經(jīng)典端所測得的直流電壓值，又被稱之為線路避雷器在直流試驗中的起始動作電壓，當電力系統(tǒng)中出現(xiàn)內過電壓或雷電過壓時，那么非線性電阻值就會極速減小，當非線性電阻值在試驗中到達拐點后，就會將自身所承受的過電壓進行泄放。當過電壓釋放完畢后，氧化鋅避雷器就可以迅速地恢復成原先的絕緣狀態(tài)，又返回到原先的拐點下方，這樣就可以使得工頻續(xù)流持續(xù)處于1mA狀態(tài)下。

二、對線路避雷器開展的仿真分析

在對線路中氧化鋅避雷器開展仿真分析時，為了進一步地探究在直流1mA狀態(tài)下電壓值實驗是否有無濾波電容，進而判斷氧化鋅避雷器的輸出電壓是否呈現(xiàn)出兩端波形異常，在經(jīng)過二次運行后，便可以得到有濾波電容，此時有濾波電容呈現(xiàn)出的電壓波形為依次有序列遞增狀態(tài)，當有濾波電容再次運行后，高壓硅端的導通電壓便可以在實驗中忽略不計。在實驗中如果沒有相應的并聯(lián)濾波電容，那么試驗變壓器輸出在b類型兩端所呈現(xiàn)出的電壓脈沖直流電壓，就會呈現(xiàn)出一個周期為6.28的半個周期電壓值為零的波形，該波形中電壓始終為單一方向，但是電路中含有較大的交流成分。當對實驗中存在的并聯(lián)濾波電容進行仿真分析時，就會發(fā)現(xiàn)避雷器輸出的電壓波形由脈沖直流電壓逐漸改變成平滑的直流電壓，若將這一現(xiàn)象帶到理想情況下，并將氧化鋅避雷器在實驗中的所有交流成分去除，只保留相對應的直流成分。

三、線路避雷器直流現(xiàn)場實驗分析

1.線路避雷器高壓試驗輸出直流電壓

在對線路避雷器信息直流現(xiàn)場試驗中，需要結合電力設備預防性試驗規(guī)程及現(xiàn)場絕緣實驗實施導則中的相關要求，對氧化鋅避雷器進行改進。由于氧化鋅避雷器在制作過程中可能會存在相應的缺陷，或是避雷器在空氣潮濕的情況下出廠裝配，這會使內部的零部件受損、受潮，而這些問題都需要通過預防性試驗來發(fā)現(xiàn)，進而防止氧化鋅避雷器在試驗過程中由于誤動作，出現(xiàn)損壞甚至是爆炸事故。因此對線路避雷器開展直流現(xiàn)場試驗工作，可以直接通過檢查氧化鋅避雷器的MOA直流和參考電壓值，判斷避雷器在運行中的電荷率。

在直流1mA的電壓情況下，判斷氧化鋅泄漏電流試驗在接線中與一般直流泄漏實驗接線方法相同，通常需要在實驗接線中添加濾波電容c，但是可能由于單個電容器的電容值較大，會導致電容器在實驗中的充電時間過長，因此可以將電容器進行串聯(lián)使用。在本次實驗中并將三個1.42μF的電容器進行串聯(lián)使用，并在實驗過程中將接地側的電容放置于地面上方，其余電容串聯(lián)在有足夠絕緣強度的絕緣材料區(qū)域。在開展線路避雷器高壓試驗中，對于站內無間隙氧化鋅避雷器可以放置于地面上方進行測量，但是對于線路型懸掛式則需要數(shù)值擺放測量，通常為了避免在測量過程中產生較大的測量誤差，需要在具有足夠絕緣強度的絕緣材料上采用一端接地，一端接觸電源側的方式進行試驗，并在測量過程中對測量電流的導線采用屏蔽線，對接地線區(qū)域采用軟銅線。先安裝微安表指針，用來檢測氧化鋅避雷器的泄漏電流值，然后在實驗裝置中進行快速升壓和緩慢升壓。當實驗中的電流值達到1mA后，就需要停止升壓并對此時的電壓值進行確定，同時在做完一次測試后需要對試驗數(shù)值進行記錄，在通過采用裝置充分放電后，結束實驗過程，避免在實驗中出現(xiàn)安全意外。

2.線路避雷器直流1mA電壓值試驗原理

在本次線路避雷器直流試驗中通過對線路型避雷器和站內型變阻器進行實驗，在實驗中實驗環(huán)境溫度為270℃、環(huán)境濕度為68%，同時實驗中的設備儀器正常，沒有明顯的接線錯誤。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可以得知，在絕緣電阻進行實驗中，當避雷器直流U數(shù)值較大時，那么便可能會導致避雷器的非線性與荷電率降低，造成避雷器在應用中無可靠動作或是在動作中殘壓值過高。如果在去掉電容后電壓測量值及絕緣電阻測量值的結果仍滿足相應的規(guī)程要求，這便表示線路避雷器所使用的絕緣電阻絕緣性過強。

四、結束語

當前筆者通過分析線路避雷器的基本特性，并且在1mA的直流電壓下開展避雷器直流試驗，根據(jù)試驗結果進行模擬仿真，計算了無濾波電容時直流1mA的電壓值大小，通過實踐可以得知，當避雷器處于直流1mA電壓值時，如果沒有并聯(lián)濾波電容，那么測量結果則偏低，這便會對避雷器的絕緣電阻造成一定損害。

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