基于多節(jié)避雷器不拆高壓引線的直流高壓試驗(yàn)裝置研究

張晨晨， 夏 勇， 呂 冰， 朱鵬程

（國網(wǎng)安徽省電力有限公司超高壓分公司，安徽合肥 230088）

0 引言

以220 kV 的氧化鋅多節(jié)避雷器為例，需要對(duì)一次引線進(jìn)行拆除。220 kV 的電壓較高，且具有較高的感應(yīng)電流，所以再進(jìn)行一次高壓引線拆除時(shí)，可能會(huì)造成一定的安全隱患[1]。220 kV 的避雷器一般都是處于比較高的位置，無論是外部因素還是操作人員自身的影響，都有可能導(dǎo)致操作人員高空跌落，發(fā)生安全事故。拆除一次引線十分復(fù)雜，可能會(huì)導(dǎo)致接頭螺栓松動(dòng)，這樣就會(huì)直接導(dǎo)致高壓引線的接線夾發(fā)熱，可能會(huì)引起停電事故[2]。就目前而言，大多數(shù)的測(cè)試方法都是逐節(jié)進(jìn)行，可能出現(xiàn)重復(fù)接線，具有較大的工作量。所以說，不拆除一次引線可以保證安全的生產(chǎn)，提高設(shè)備的運(yùn)行效率。為了解決這個(gè)問題，以金屬氧化物多節(jié)避雷器為例，在經(jīng)過一系列的研究之后，發(fā)現(xiàn)多節(jié)避雷器可以不拆除一次引線。

1 常規(guī)拆除一次引線的試驗(yàn)

對(duì)220 kV 的氧化物多節(jié)避雷器進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)，在停電的狀態(tài)下對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查，拆除一次高壓引線。首先，測(cè)量直流電壓（U1 mA），并且對(duì)75%的U1 mA 所泄露的電流上節(jié)避雷器直接測(cè)定，具體測(cè)量的示意圖如圖1所示。

圖1 常規(guī)法試驗(yàn)測(cè)量示意圖

在對(duì)上節(jié)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，在A 點(diǎn)安表，對(duì)直流的高壓進(jìn)行測(cè)試，且B點(diǎn)接地。當(dāng)電流經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)，就會(huì)流進(jìn)上節(jié)的避雷器，在B 點(diǎn)形成電流回路。微安表顯示為1 mA 時(shí)，就可以將其作為上節(jié)避雷器的直流電壓[3]。若電壓降到了75%，就可以對(duì)泄露的電流進(jìn)行讀數(shù)。對(duì)下節(jié)避雷器進(jìn)行測(cè)量時(shí)，電流經(jīng)過B 點(diǎn)時(shí)，會(huì)接上直流高壓，C 點(diǎn)為接地，A 點(diǎn)懸空。電流流入B點(diǎn)時(shí)，直接進(jìn)入下節(jié)的避雷器，由于A點(diǎn)是懸空的，在試驗(yàn)過程中不會(huì)形成直接的電流回路，故不考慮上節(jié)避雷器的試驗(yàn)數(shù)據(jù)；C 點(diǎn)為接地點(diǎn)，所以B 點(diǎn)與C 點(diǎn)形成了一個(gè)全新的電流回路。當(dāng)微安表的讀數(shù)為1 mA 時(shí)，就能夠直接得到下節(jié)避雷器的直流電壓，若電壓下降到75%U1 mA，泄露的電流就是微安表的讀數(shù)。

2 不拆除高壓一次引線的試驗(yàn)

2.1 安全措施

在試驗(yàn)之前，將設(shè)備的試驗(yàn)部分接地，目的是為了讓其短路。接線后，拆除短路接地的線路，開始試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)束后，也要將設(shè)備的試驗(yàn)部分短路接地，最后拆除接線。將儀器的測(cè)量端與被試品連接，連接之前，要測(cè)量線端的短路接地線，最后拆除測(cè)量線[4]。

2.2 避雷器上節(jié)試驗(yàn)

測(cè)量避雷器上節(jié)的直流電壓和75%泄露電流的試驗(yàn)電路如圖2 所示。測(cè)量避雷器上節(jié)時(shí)，必須要在下節(jié)與接地點(diǎn)間使用一節(jié)避雷器作為支撐，將其作為起始的動(dòng)作電壓使下節(jié)避雷器的U1 mA 大于上節(jié)的U1 mA。如果不使用避雷器當(dāng)作支撐，就有可能會(huì)讓下節(jié)的避雷器的直流電流下降；在電壓升高時(shí)，因?yàn)檠趸锒喙?jié)避雷器的特性，會(huì)在一定程度上提高電壓，導(dǎo)致回路電流急劇增加[5]。這時(shí)總回路電流大于下節(jié)避雷器回路的電流，繼續(xù)升高電壓至上節(jié)避雷器的U1 mA 電流，這時(shí)下節(jié)避雷器的泄露電流一般均會(huì)超過1 mA。

圖2 不拆一次引線避雷器上節(jié)測(cè)量電路

加入支撐避雷器之后，會(huì)讓下節(jié)避雷器的起始電壓強(qiáng)制性提高，也就是說，上節(jié)避雷器當(dāng)中的電流會(huì)低于下節(jié)避雷器的電流，且回路電流中，上節(jié)避雷器會(huì)首先到達(dá)U1 mA，電流控制試驗(yàn)都在可控制范圍內(nèi)，進(jìn)一步保證了試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。若總電流減去下節(jié)避雷器的電流為1 mA，可將直流高壓電壓看作上節(jié)避雷器的電壓，電壓為75%時(shí)，泄露電流就是微安表的直接讀數(shù)。

2.3 避雷器下節(jié)試驗(yàn)

避雷器下節(jié)電流1 mA 電壓（U1 mA）以及75%的U1 mA的泄露電流測(cè)量示意圖如圖3所示。

圖3 不拆高壓引線避雷器下節(jié)試驗(yàn)示意圖

當(dāng)下節(jié)避雷器的直流U1 mA 電壓，電壓在75%U1 mA 時(shí)，泄露的電流是a2 的讀數(shù)。在試驗(yàn)中應(yīng)監(jiān)視微安表a1。a1 的讀數(shù)為I上+I下，微安表中電流值應(yīng)不超出直流的輸出電流額定值，當(dāng)發(fā)現(xiàn)a1 值與輸出電流的額定值接近，a2 還沒有達(dá)到1mA 時(shí)，要停止試驗(yàn)[6]，檢查接線的情況，如果沒有出現(xiàn)異常的情況，要拆除一次引線。不拆除一次的高壓引線絕緣電阻試驗(yàn)方法如表1所示。

表1 不拆除一次引線的避雷器絕緣試驗(yàn)

3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比

通過不同的方法對(duì)220 kV 正母壓變避雷器試驗(yàn)，對(duì)1 mA 下的交流參考電壓，包括75%參考電壓泄露電流主要數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 常規(guī)不拆除一線試驗(yàn)結(jié)果

在75%U1 mA，不拆一次引線與常規(guī)引線的U1 mA 誤差值的最大值為0.13%，對(duì)泄露電流來進(jìn)行分析。不拆一次引線，常規(guī)法電流最大節(jié)的誤差主要增加了2 μA，電流在15 μA 下，數(shù)據(jù)是一致的，對(duì)此，還沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的50 μA 的1/3。因此，試驗(yàn)所引起的誤差可以忽略。在75%U1 mA 的電流/（μA）如表3所示。

表3 75%U1mA電流/（uA）試驗(yàn)結(jié)果

4 試驗(yàn)的注意事項(xiàng)

試驗(yàn)中的注意事項(xiàng)主要為以下5 點(diǎn)：①下節(jié)避雷器試驗(yàn)，還要考慮到上節(jié)避雷器和下節(jié)避雷器的非線性因素，因?yàn)殡娏鞯呐R界點(diǎn)不同，所以要注意回路電流，且不能超過直流電流的電流額定值[7]；②對(duì)于試驗(yàn)下節(jié)避雷器而言，直流發(fā)生器的總電流是上節(jié)避雷器和下節(jié)避雷器的綜合，而直流發(fā)生器輸出電流應(yīng)大于3 mA；③環(huán)境濕度中的避雷器表面污穢，在試驗(yàn)之前，必須要清潔避雷器表面，空氣的濕度較大，要對(duì)避雷器表面屏蔽后進(jìn)行試驗(yàn)；④下節(jié)避雷器試驗(yàn)的過程中，微安表表面應(yīng)屏蔽，以避免試驗(yàn)時(shí)外界電場(chǎng)的干擾，這會(huì)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)造成一定的影響，產(chǎn)生誤差；⑤受到高壓引線的電暈影響，高壓引線需要借助屏蔽線并減少引線的長度，還需考慮引線、被試品之間的角度。

5 結(jié)論

在不拆除一次高壓引線的基礎(chǔ)之上，與拆除一次引線的數(shù)據(jù)基本一致，實(shí)測(cè)值與理論分析基本吻合。不拆除一次高壓引線的試驗(yàn)符合試驗(yàn)的相關(guān)要求，具有較強(qiáng)可行性的。