220 kV氧化锌避雷器不拆引线试验方法

2012-07-30周洋

综合智慧能源 2012年11期

周洋

(河北华电混合蓄能水电有限公司，河北石家庄 050000)

0 引言

在进行电气设备试验时，为最大限度地减少设备之间的相互影响，尽可能在拆除高压引线使试品独立的条件下进行。但是，拆除高压引线要具有高空作业条件(或其他措施)，既耗时又费力，同时还存在较大的风险。不拆除引线进行测试可缩短工期和减少工作量，减少设备停电的几率。因此，目前在一些电网公司的企业标准中已明确提出在不影响试验结果的前提下宜采用不拆引线的试验方法。

金属氧化锌避雷器MOA(Metal Oxide Arrester)是目前电力系统中性能最好且发展最快的过电压保护装置。它的试验频率较高(1年1次)，采用不拆引线的测试方法能明显提高综合效率。

1 MOA特性及常规试验方法的不足

MOA的基本组成单元是阀片，阀片的主要成分是氧化锌(ZnO)，此外添加少量的三氧化二铋(Bi2O3)、三氧化二钴(Co2O3)和二氧化锰(MnO2)等金属氧化物，经过粉碎混合后高温焙烧而成。氧化锌阀片具有较大的通流量及很理想的非线性伏安特性，即在低电场强度下呈现为高阻态，而在高电场强度下呈现为低阻态。图1为SiC避雷器与ZnO避雷器及理想避雷器的伏安特性。由图1可知，ZnO避雷器的伏安特性曲线最接近理想避雷器的伏安特性曲线。

直流1mA参考电压(U1mA)与75%直流1mA参考电压(75%U1mA)下的泄漏电流试验是MOA检修预试中的主要试验项目之一。在220 kV MOA检修预试中，需要拆除MOA高压引线。由于220 kV

图1 ZnO，SiC和理想避雷器伏安特性的比较

电压等级MOA的连线所处理位置较高且引线较粗，拆除引线需要用升降斗臂车，存在工作量大、耗时长、反复拆装引线容易造成引线损伤和螺丝接触不良等隐患，如果能够采用不拆除引线的方法对MOA进行试验，就可以解决这些问题。

2 MOA不拆引线试验方法及可行性分析

220 kV氧化锌避雷器均为双节上、下串联安装，不拆引线时上节MOA试验接线如图2所示。上节MOA顶部引线不拆除，直流高压发生器通过高压微安表接在上节MOA的底部进行加压，利用上节MOA顶部引线的安全保护接地线(一般用主母线接地刀闸)形成试验回路，试验时需要断开下节MOA底部放电计数器的连接线。

不拆引线时下节MOA试验接线如图3所示。直流高压发生器接线的位置不变，这时需要断开上节MOA顶部引线的安全保护接地线，保证所施加电压的这一相MOA顶端母线没有接地，并且用短路线将下节MOA的底部金属性接地。

不拆引线时上节MOA等值电路如图4所示，这时上、下2节MOA并联，高压微安表的电流I=I1+I2，下节MOA的非线性电阻与底座绝缘电阻相串联，在底座绝缘电阻的分压作用下，使下节MOA的分压小于U1mA的拐点电压;同时，因为MOA所具有的非线性伏安特性，使得下节的电阻远远大于上节的电阻，因此，I2远远小于I1。220 kV MOA单节的U1mA电压一般在155 kV左右，只要串联的绝缘电阻(底座)足够大，下节MOA的泄漏电流I2就是微安级，这时I1是毫安级，在忽略I2不计的情况下，可认为I=I1。

图4 不拆引线时上节MOA等值电路图

在2011年内蒙古通辽市220 kV变电站小修预试中，笔者对220 kV母线MOA的A相进行了不拆引线试验，直流1mA电压为157．0 kV，测量底座上的分压是16．1 kV。MOA试验参数为:上节绝缘电阻，75000MΩ;下节绝缘电阻，75000MΩ;底座绝缘电阻，2500MΩ。

不拆引线时下节MOA等值电路如图5所示，上节MOA的非线性电阻与母线绝缘子相串联，在母线绝缘子的分压作用下，使试验电压主要加在下节MOA上，这时与图4情况正好相反。上节MOA的泄漏电流I1是微安级，I2是毫安级，I1远远小于I2，I1可以忽略不计，I=I2，这时，高压微安表的读数就是下节MOA的泄漏电流。

图5 不拆引线时下节MOA等值电路图

3 不拆引线与拆除引线实测数据差异分析

在2011年年底河北省张家口市华电康保处长地220 kV变电站的主母线MOA试验中，继续采用不拆引线的试验方法，试验数据见表1。

MOA铭牌参数:型号，Y10W－204/532W;额定电压，204 kV;持续运行电压，159kV;生产厂家，南阳金冠电气有限公司。

试验环境及使用仪器情况:试验仪器，ZGF－200/5型数字直流高压发生器，BY2671型数字高压兆欧表;温度，6℃;湿度，42%。

表1 华电康保处长地220 kV变电站主母线MOA不拆引线与拆引线数据对比

由表1可知，MOA不拆引线试验与拆除引线试验测得的 U1mA最大误差为2．4%，小于规程要求的 ±5．0%;而对于0．75U1mA下的泄漏电流值，不拆引线试验测得的泄漏电流与拆除引线测得的泄漏电流最大误差为6．5μA，也小于标准50μA的1/3，MOA不拆引线试验数据能够满足工程的要求。测量误差较大的主要是上节MOA在0．75U1mA下的泄漏电流，可在下节MOA底端串一个微安表，在总电流中减去下节MOA在0．75 U1mA下的泄漏电流，以减少测量误差。综上所述，MOA不拆引线试验引起的误差还是比较小的，不会影响对MOA性能的分析和判断。

4 试验中应注意的事项

首先是试验设备选择方面。不拆引线进行MOA测试所需的直流发生器，除按规定要求其稳压效果良好、纹波系数＜1．5%外，还要注意其额定输出电流应＞2mA(宜选用3mA，但不宜再大，仪器轻便与否会影响试验质量)。

其次是试验接线方面。高、低压引线与试品的连接要确保接触良好，去掉可能存在的油漆和锈垢，确保引线与法兰本体有良好的金属性连接，可保证试验电压没有任何压降地全额加至被试MOA上。另外，接地点的连接同样要重视，而且更重要，因为它不仅影响到U1mA的准确测量，还涉及试验人员的安全。当采用串联附加电阻的方法进行测试时，所用的附加电阻应安全挂置，同时沿面爬电距离足够。

最后是数据分析方面。虽然电力预防性试验规程已明确规定:U1mA与出厂值或初始值比较其变化不大于±5．0%，75%U1mA下的泄漏电流不大于50 μA。但在根据标准进行判断时有些情况应更加严格，对新、旧MOA应区别对待。应重视历次75%U1mA下泄漏电流值的比较，该电流的增大反映着电阻片的老化或劣化程度，因此，即使75%U1mA下的泄漏电流是在规定的50μA以内，也应注意其增长趋势。