氧化锌避雷器泄漏电流不拆线测试方法

张习建

(云南电网公司大理供电局，云南 大理 671000)

氧化锌避雷器泄漏电流不拆线测试方法

张习建

(云南电网公司大理供电局，云南 大理 671000)

介绍氧化锌避雷器泄漏电流试验原理、500 kV避雷器现行测试方法、介绍一种不拆线的方法来完成试验。

避雷器；泄漏电流；不拆线

1 氧化锌避雷器泄漏电流试验原理

氧化锌避雷器由氧化锌阀片串联组成，没有火花间隙和并联电阻。阀片的电阻值和电流有关，电流大时阀片电阻小，电流小时阀片电阻大。氧化锌阀片和碳化硅阀片的非线性关系如图1所示，在运行电压U1下，阀片相当于一个很大的电阻，阀片中的流过很小的电流I1；而当雷电流I流过阀片时，它又相当于一个很小的电阻，维持一定的残压U2，从而起到保护设备的作用。我们测量其直流电压U1mA和0.75U1mA下的泄漏电流的目的是为了检查其非线性特性及绝缘性能。

图1 氧化锌阀片 (ZnO)和碳化硅 (SiC)阀片的非线性关系

2 原有试验方法

在试验接线前，需要将导线巴掌与被试品即避雷器的上端 (非接地端)连接点解开如图2所示，使避雷器独立开来，并与其保持一定的安全距离。

图2 需要解开的连接点在一次接线图中位置

2.1 220 kV避雷器现行测试方法

220 kV避雷器一般分为上下两节，测试之前首先解开避雷器上端的高压引流导线，使避雷器独立开来，用一根短接线把下节避雷器及在线监测装置和计数器短接起来，接上微安表、高压直流发生器、控制箱就可以对上节避雷器进行测试。如图3所示。测试完上节避雷器之后，按照图4的接线方式就可以测试下节避雷器 (以下所有图中均未标示出计数器)。

图3 上节避雷器测试图

图4 下节避雷器测试图

2.2 500 kV避雷器现行测试方法

500 kV避雷器一般分为上、中、下三节，测试之前首先解开避雷器上端的高压引流导线，使避雷器独立开来，用一根短接线把中、下两节避雷器及在线装置和计数器短接起来，并在短接线上接入微安表2，再接上微安表1、高压直流发生器、控制箱就可以对上节避雷器进行测试。如图5所示。测试完上节避雷器之后，按照图6、图7的接线方式就可以测试中、下节避雷器，其中，微安表1为高压侧微安表；微安表2为被测试避雷器低压侧微安表。

图5 上节避雷器测试图

图6 中节避雷器测试图

图7 下节避雷器测试图

上述则是现行普遍的测试方法，这种拆解导线来进行试验的方法具有干扰小，测量精确的特点，被广泛采用。然而，这种拆解导线的方法也有以下弊端：

1)220 kV、500 kV避雷器相对于110 kV避雷器来说，高压引流导线更高、更粗、更长、更重，需要用高空作业车配合检修人员进行解、接高压引流导线，延长了试验停电时间；

2)在非全站停电时设备上的感应电压高，工作人员经常遭受感应电击，给工作人员造成伤害；

3)恢复已拆解的引流导线接头时，因接头接触不良引起接头发热，给设备安全运行带来安全隐患。这些弊端都是因为拆解导线引起的，所以要在保证精确度的条件下探索一种不拆线的方法来试验。

2.3 可行性分析

分别以220 kV避雷器、500 kV避雷器为例子进行理论计算分析，探索不拆线试验方法的可行性以及最佳的试验方式。每节避雷器都有各自的非线性特性，为了方便分析，把它的特性等效为阻抗，那么U1mA值大的等效的阻抗就大，U1mA值小的等效的阻抗就小。把上节、中节、下节避雷器的等效阻抗分别表示为 Z上节、Z中节、Z下节。图中的PA1为高压侧微安表、PA2为下节低压侧微安表、PA3为上节低压侧微安表，PA4为测试中节避雷器时与它对应的低压侧微安表。

2.4 220 kV避雷器分析

2.4.1 B点加压

由于避雷器下端的基座绝缘强度达不到所加电压的强度，B点直接不能加压。

2.4.2 A点加压

图8 220kV避雷器测试图

首先，把计数器短接接地。如果Z上节=Z下节，在微安表读数为2 000 μA时，那么控制箱上的电压U=U上节1mA并非等于 U下节1mA，0.75U1mA下的泄漏电流Ig上节也未必等于Ig下节=I/2(I为微安表上电压读数)。因为两只避雷器的非线性特性完全一样的情况很少，即使出厂时一样，经过运行一定时间后，非线性特性可能就不一样了。如果加压一直等微安表电流达到2 000 μA时，必然有一只避雷器的泄漏电流远远大于1 000 μA了，甚至该电压值已经达到了放电电压值，所以加压2 000μA的做法不仅测不出准确的结果还会伤害我们的试验设备。

当微安表上指示为1 000 μA时，如果有一只避雷器受潮或者绝缘劣化，那么微安表记录的电流值中绝大部分包含的是受潮避雷器的泄漏电流值，0.75U1mA下的泄漏电流也肯定会超出合规程要求，一定程度上能判断上、下节避雷器是否受潮或者绝缘劣化；如果两节避雷器都受潮或者都是完好的，那么微安表记录的电流值大部分是受潮更严重或者直流参考电压U1mA比较低的那一只避雷器的泄漏电流值，因为直流参考电压低的和受潮更严重的避雷器，在同样电压下，泄漏先达到电流激增的那个点。具体直流参考电压低的和受潮的避雷器的泄漏电流占微安表中1 000 μA的泄漏电流值几层还需要实际测量才可知，如果占了绝大部分的话，可以采用近似的测试方法：A点加压至微安表读数为1 000 μA，记录其电压值U1mA半节，再切换至0.75U1mA半节，并读取泄漏电流值Ig，那么可以近似的认为上下节避雷器的直流1 mA参考电压都等于U1mA半节，上下节避雷器的泄漏电流都等于Ig。由于表中的电流包含了上、节避雷器的泄漏电流，读取的电压值并非某一节达到1 mA时的值，相应切换至0.75U1mA时泄漏电流值也是小于真正的泄漏电流，这样测试出来的结果使得U1mA和Ig都偏小，具体偏小多少有待验证。

图9 下节避雷器测试图

图10 上节避雷器测试图

如果Z上节＞Z下节，当下节避雷器的泄漏电流达到1 mA时，只有少量的电流流过上节，则当微安表PA2的值为1 000 μA时，U下节1mA=U，下节的0.75U1mA下的泄漏电流则为相应电压下的PA2表上的值Ig下节=I2=I1-I3，如图9所示。如果把B点解开在A点加压的话，只能增加下节避雷器基座绝缘使其能经受住U1mA及以上电压值 (这做起来很难)。要么A点加压，在B点与接地点之间加装一节避雷器 (其U1mA≧上节U1mA参考电压-下节U1mA参考电压)和微安表PA2如图10所示，加装避雷器后上节的泄漏电流就能先到达1 mA，则U上节1mA=U，上节的0.75U1mA下的泄漏电流则为相应电压下的PA3表上的值Ig上节=I3=I1-I2，但在上节避雷器与大地之间装设微安表是很困难的，所以只能靠PA1和PA2来确定PA3是否达到1 mA，测试时要时刻注意PA1的值，以防超出量程烧坏仪器和微安表。

如果 Z上节＜Z下节，同上述分析可以得出U上节1mA=U，上节的0.75U1mA下的泄漏电流则为相应电压下的PA3表上的值Ig上节I3=I1-I2；由于上节无法加装10 kV的避雷器，所以永远都是上节的泄漏电流先达到 1 mA，下节的 U1mA及0.75U1mA下的泄漏电流根本不肯能测出来。

2.5 500 kV避雷器理论分析

图11 上节避雷器测试图

图12 下节避雷器测试图

2.5.1 上节测试

由于上、中、下三节避雷器的1 mA下直流参考电压都差不多，那么U上节1mA＜0.75(U中节1mA+U下节1mA)，当上节微安表 PA3的电流值达到1 000 μA时，该电压值即U上节1mA，但是此电压值还不足以让中节和下节流过大量泄漏电流，其值几乎为0，则I1≈I3，微安表PA3记录的电流值即为Ig上节=I3≈I1，如图11所示。

2.5.2 下节测试

根据上节同样的原理，则I1≈I2，微安表PA2记录的电流值即为Ig下节=I2≈I1，如图12所示。

2.5.3 中节测试

1) 如果Z上节＜Z中节＜Z下节，短接上节并接入微安表，就能测量中节的U1mA和0.75U1mA下的泄漏电流Ig中节，如图13所示：

在A点加压，上节被短接后，大部分的泄漏电流通过PA4流到大地，PA4微安表首先达到1 000 μA，此时控制箱上显示的电压值即U中节1mA，微安表PA4记录的电流值即为Ig中节=I4；

2) 如果Z下节＜Z上节＜Z中节，短接上节并接入微安表，在下节加装一个10 kV避雷器就能测量中节避雷器，如图14所示：

图13 Z上节＜Z中节＜Z下节中节避雷器测试

图14 Z下节＜Z上节＜Z中节中节避雷器测试

3) 如果Z下节＜Z中节＜Z上节，那么短接下节并接入微安表，就能测量中节避雷器，如图15所示：

图15 Z下节＜Z中节＜Z上节中节避雷器测试

综上可述，除了220 kV避雷器下节1 mA直流参考电压远远大于上节的1 mA直流参考电压时，我们不拆高压引流线测试氧化锌避雷器直流电压U1mA和0.75U1mA下的泄漏电流只能采用近似测量法之外，其他的均可以不用拆解高压引流线进行测试。

3 现行试验方法及结果对比

对同一台设备、仪器分别进行拆线和不拆线方法试验，对比试验结果。拆线和不拆线方法用同一仪器测试同一设备，得出的结果相差不大。误差都比较小，说明不拆线方法是可以适用的。

4 结束语

设备不拆高压引线电气试验方法在不降低现有的预试标准的条件下，准确地进行氧化锌避雷器直流1 mA电压U1mA和0.75 U1mA下的泄漏电流试验项目，并达到了预期的效果，可替代拆线试验。减少了停电时间和检修工作量，提高工作效率。但是当泄漏电流值超过40时，还是选择拆线的方法，下一步将研究如何减小不拆线方法中的杂散电流和误差，使试验结果更精确。

[1] 陈天翔，王寅仲，海世杰.电气试验 (第二版).中国电力出版社.2008；

[2] 国家电力监督委员会电力业务资质管理中心编写组.电工进网作业许可考试参考教材特种类高压试验专业 (2012版).浙江人民出版社 中电报(北京音像出版社).2013.1。

Discussion on Leakage Current Test Method without Remove Drainage Wires for Zinc Oxide Arrester

ZHANG Xijian
(Yunnan Dali Power Supply Bureau，Dali，Yunnan 671000)

This paper discussed the test method for leakage current test of zinc oxide arrester and current test method 500 kV lightning protector，and one test method without remove drainage wires was introduced.

lightning protector；leakage current；not remove drainage wires

TM81

B

1006-7345(2014)05-0103-04

2014-08-24

张习建 (1987)，男，高级工，云南电网公司大理供电局，从事电气试验、变电检修工作 (e-mail)zhangxijian2009＠126.com。