金屬氧化物避雷器高壓試驗技術與方法

侯新利

[摘? ? 要]金屬氧化物避雷器的使用受到環境污染和濕度的影響，受潮后電阻容易老化，導致溫度異常升高，甚至發生爆炸。因此，應定期對金屬氧化物避雷器進行預防性試驗，主要探討了金屬氧化物避雷器高壓試驗技術和方法。

[關鍵詞]氧化金屬避雷器;高電壓測試技術;電流限制

[中圖分類號]TM862 [文獻標志碼]A [文章編號]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

作為一種質量輕、材料穩定、對電力網維護成效顯著等優質特點，金屬氧化物高壓避雷器在供電系統運作過程中發揮了重要作用。到20世紀80時代，金屬氧化物高壓避雷器就得到了廣泛運用。現階段，在電網系統運作過程中，氧化劑高壓避雷器已變成維護電力工程安全平穩不可或缺的重要構成部分。可是不可否認，在具體運用過程中，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，常導致高壓避雷器表層返潮、老化，嚴重妨礙了電阻的工作，從而影響到供電系統的常規運作。

1 直流高壓試驗概述

1.1 有關條款

當前，在我國電力系統運行過程中，為確保電力運行的安全穩定運行，對輸電設備的變電操作，必須按照國家有關規定進行檢查和判斷。根據國家有關規定，對直流基準電壓的初值有明確規定，一般情況下，初始值不能超過5%;對于泄漏電流的初值，它的差別不超過30%。此外，在進行直流高壓電源檢測時，應考慮到環境因素的影響及高壓避雷器內部構造的轉變，要防止試驗分析所取得的信息與現實情況有所不同。

1.2 相關影響因素

在電網運作過程中，供電系統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的相關內容，可合理減少耗損，減少相關安全事故發生的概率。因為供電系統運作過程中，環境因素和內部結構系統對安全性，高效率運作有較大的影響，因此對交流電壓試驗全方位掌握供電系統的現實情況十分重要。測試分析過程中，準確的測試數值對于相關技術人員正確判斷避雷器狀態至關重要。對影響測試結果的相關因素進行科學分析，可獲得確切的直流高壓電源測試數據，保證檢測的穩定性。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，在內部存有電暈放電等難題。②高壓避雷器表層的潔凈水平對試驗結果有較大影響。若表層產生很多油漬，將影響實驗數據的精確性。③高壓避雷器對外界環境的依賴程度高，但因素對高壓避雷器的應用也有較大影響。在特殊氣溫影響下，高壓避雷器常發生老化、返潮等狀況。④長期應用高壓避雷器，如不認真維修，將導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 實際效果

在交流電壓試驗中，因為高壓避雷器受到環境因素和內部構造的影響，通常造成各種難題，導致交流電壓檢測分析數據造成誤差。所以，在應用高壓避雷器時，應采用以下對策來處理相關難題，盡量避免獲得有誤差的數據信息：①當電弧放電狀況和高壓避雷器表層有污漬時，所取得的數據信息是不準確的，這將嚴重影響試驗效果。試運行之前必須采用所有行得通的方法來處理相關難題。②當高壓避雷器受潮后，參照電壓顯著降低，發現走電流明顯擴大，這一問題較為普遍，且較易被檢測到。③對避雷器而言，經常會出現由于年久失修或高損耗而引起的損壞或老化現象。若為單片式閥片，則會出現參考電壓下降，泄漏電流提升的狀況，特別注意的是，在這一環節中，高壓避雷器是由雙片泵殼串聯而成，其毀壞并不必定造成試驗結果的實質轉變。④從高壓避雷器裂開狀況看來，泵殼裂開不會造成整個參照電壓有非常大變化，僅因為泵殼面積的擴大，對參考電壓的影響不大，對漏電流的影響很小。

2 現場直流電檢測現況

高壓避雷器直流電試驗的信息主要是精確測量漏電電流量和直流電標準電壓，MO≤750 kV;還需要精確測量1 mA下的電壓U1 mA，并在泄漏電流下測量0.75 U1 mA，針對MO 500 kV，檢測溝通交流電氣設備500 kV設備保護性實驗技術規范，測量1 mA直流電標準電壓U1 mA和0.75 U1 mA。該高壓避雷器的直流電試驗與出廠試驗不一樣，出廠試驗能夠在清潔、干燥的條件下對每一個高壓避雷器進行獨立的檢測，而現場不但環境狀況較為復雜，并且也有加壓路線的接口方式，會對測量結果造成一定的影響，導致測量不精確，乃至導致誤判狀況。如圖1所示。

根據對原有的解析和科學研究能夠看出，無論是表層泄漏或是工作壓力線與試樣的視角，都是會對直流電漏流造成影響。在現場對等同于和低于500 kV電壓的氫氧化物高壓避雷器開展當場直流電檢測開展論述，而在直流測試中500 kV MOS避雷器則為了在1 mA和0.75 U1 mA下測量基準電壓和0.75 U1 mA的漏電流，由于增加了測試電流，現場非測試節流的測量更為復雜，限制電流電阻對測試結果的影響也更為明顯，因而增加了現場的工作量。

比如某處變電站實驗金屬氧化物高壓避雷器的直流高壓電源環節中，實驗結果存有異常狀況，金氧化物高壓避雷器兩邊500 kV工作電壓為500 kV，為了確保檢測的精確性，在該高壓避雷器上，對屏蔽電纜完成了第二次實驗。經檢測，可獲知，相對要求的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%，滿足相關規定。泄漏電流量0.75 U1 mA差為74%，可是泄漏電流的絕對值低于50μA，針對金屬氧化物高壓避雷器而言，漏流電流量低于防范范疇。DC基準工作電壓也小于預留值，應不會有故障問題，但具體C相高壓避雷器數值變化比較大，表明金屬氧化物高壓避雷器存有故障問題。維修后，查驗高壓避雷器內部結構，發現有裂痕、擊穿現象，但未發生老化或受潮。

不管是U1 mA，還是0.75 U1 mA的外觀，都符合《電力設備檢修試驗規程》的安全規定，但是氧化物避雷器仍然會出現裂紋和破裂。金屬氧化物避雷器在現場測試時，不能只有一個原因，要針對各種干擾源采取相應的措施。

3 確認故障測試

為了更好地驗證影響高電壓實驗的要素，高壓避雷器分成發生裂開泵殼和裂開不產生泵殼2組，每一組15個泵殼。為了更好地提升檢測的準確性，C組選擇3個裂開泵殼，D組選擇3個裂開泵殼，E組選擇3個正常泵殼，對5組閥片完成直流高壓電源實驗。比照5組檢測結果，被擊穿閥片的直流基準電壓變化較大，泄漏電流變化較大。所述MOS避雷器包括33個閥片，在正常閥片內也存在，導致泄漏電流和直流基準電壓變化不大，與安全防范范圍基本一致，但在實際情況下，該避雷器已出現嚴重故障。僅以U1 mA和0.75 U1 mA為根據來判斷金屬氧化物高壓避雷器故障并不會有，應依據現場自然環境具體情況，被試高壓避雷器的具體情況，實驗所得的結果等做好深入分析，以分辨是不是有故障。

4 影響MOS高壓避雷器直流檢測數據的原因及優化

4.1 試驗的關鍵影響因素

試驗接線方法及外部檢驗環境的影響，及直流高壓電源設施自身的影響，都會影響現場直流電檢測的精確性。在精確測量金屬氧化物高壓避雷器直流電漏流時，對檢測數據的具體影響是：高壓接線對地雜散電流量，瓷套表層的漏流，試樣充壓端根據環境對地雜散電流量，不被試節漏電流。此外，在檢測流程中，靜電發生器成套設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設備被穿透而毀壞。選用功率電阻對檢測數據的影響，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場精確測量泄漏電流下1 mA電壓值，電流量相對性較大，不能忽視功率電阻損耗UR，根據UX+UR=U可知U=U中，U值較大，最后還會導致讀數U1 mA值偏大;當在0.75 U1 mA下測漏電流值時，儀器設備表明該元器件輸出給靜電發生器的電壓。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功率電阻對比，其壓力減少數十倍，使最后的試件產生較大的電壓，從而使漏電流值增大。

4.2 提高測試準確度的措施

防雷設施工作環節中配電變壓器串聯，下方接地裝置、上方接線、過電壓三個部分對路線上的配電變壓器進行損耗。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聯，存有一定的殘壓值。對接地系統的電流值選用接地裝置引下線與配電變壓器箱相互連接。根據接地裝置引下線能夠將接地系統的剩下電壓與配電變壓器外殼相互連接，隨后選用接地系統連接消除，針對如何使引下電流值減少便是對如何使引上電流值減少。導線特性阻抗與電流量頻率通過相關，若頻率越高，導電性感就越強，電阻值就越大。根據U=IR能夠看得出，假如希望使導線上的殘留壓力減少，就必須縮小導線特性阻抗，降低導線特性阻抗的可行辦法是減少導線的間隔，使導線特性阻抗減少。

一種500 kV三節裝金屬氧化物避雷器，在測中間節漏電流時，其上、下兩端加壓，當2個閉合電路均有一節并連接時，在交流電壓作用下，2節漏電流相同，不能忽視對測量泄漏電流的影響。這時，必須在接地裝置端精確測量漏電流。此外，當被試節漏為1 mA時，也會發生泄漏超出1 mA的狀況，因而，假如情況允許，現場增設高壓端相當于或超過3 mA的微安表，以對非被試節泄漏電流做好監管，以避免高走電設備的滿負荷。

處理因功率電阻造成的檢測偏差主要有兩種方式：各節接地電阻能符合要求，并確保高壓避雷器基座，并能穩定地維護直流高壓電源設備內的過電流。可去除設備的輸入端功率電阻，并可直接對機器設備輸出高壓做好檢測，將阻容高壓分壓器與高壓避雷器壓力端連接，根據U1 mA的分壓器讀出，計算出0.75 U1 mA的數值，通過手動調整設備的壓力按鈕來控制設備的壓力按鈕。記錄漏流，機器設備上0.75 U1 mA按鍵不能直接應用。方式1：直接除去功率電阻，在儀器設備維護健全，機器設備絕緣層可靠的情形下，是有效的;方式2：標準工作電壓值和直流電漏電流都能精準測量，但需要加上高壓分壓器，導致現場工作量擴大。

5 結語

需要全方位了解氧化物避雷器的運用情況，交流電壓檢測研究是最重要的措施之一，它對確保電力工程系統優化，穩定運作有關鍵意義。對高壓避雷器進行合理的維護，能夠進一步保證供電系統的平穩發展，從而推動我國經濟的發展。

參考文獻

[1] 王偉平.220 kV及以上金屬氧化物避雷器不拆線直流泄漏試驗輔助裝置研制[J].農村電氣化，2020（3）：70-72.

[2] 劉素芳，陳康，劉思賢.10 kV串聯間隙金屬氧化物避雷器在配電網防雷中的優化配置[J].電瓷避雷器，2020（1）：76-81.

[3] 曹偉，萬帥，等.500 kV高電位梯度GIS罐式金屬氧化物避雷器研制[J].高壓電器，2020（1）：197-202.

[4] 劉佳鑫，唐佳能，等.500 kV金屬氧化物避雷器安裝缺陷的試驗及分析[J].電瓷避雷器，2019（2）：79-83.

[5] 何培東，蒲麗娟，等.金屬氧化物避雷器老化監測的新型智能算法研究[J].電磁避雷器，2019（6）：61-66.

[6] 楊宇豪，李泉.電力變壓器的高壓試驗與故障處理[J].光源與照明，2021（5）：86-87.

[7] 王羽.電力變壓器電氣高壓試驗的技術要點分析[J].通訊世界，2019，26（12）：248-249.

[8] 夏峰嶺.電力變壓器高壓試驗技術及故障處理[J].湖北農機化，2020（17）：131-132.

[9] 梁可.熱電公司電氣設備高壓試驗方法及事故案例分析[J].黑龍江電力，2020，42（5）：425-427，466.

[10] 唐振.高壓試驗屏蔽專用裝置的研制及應用[J].機電信息，2016（33）：47，50.

[11] 孫學軍.串聯諧振裝置在電力高壓試驗中的應用[J].科技創新導報，2017，14（10）：30，32.