750kV金属氧化物避雷器不拆高压引线试验方法研究

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引言

金属氧化锌避雷器是电力系统中的重要保护设备之一，其主要作用是限制系统过电压，包括：线路传来的雷电过电压或由操作引起的内部过电压。直流1mA电压(U1mA)及0.75U1mA的泄漏电流试验是金属氧化锌避雷器试验中的主要项目之一。常规试验方法需要拆除高压引线，在750kV电力系统中，金属氧化锌避雷器共4节，体积大、高压引线粗重，每次试验都需要斗臂车，传统试验方法有以下缺陷：①现场检修，停电时间较短，而传统试验方法工作量大，耗时长；②拆除及复装高压引线会造成高压引线损伤以及螺丝接触不良等隐患；③电压等级越高，金属氧化锌避雷器离地面高度越大，拆装工作过程中的危险性更高[1]。因此，应积极探索高电压等级金属氧化锌避雷器不拆除高压引线试验方法，减轻试验强度，排除干扰，获得准确试验结果。

一、常规测试方法及其注意事项

避雷器一般与变压器或电容电压互感器相连，常规直流泄漏试验需拆除高压引线，从上至下，依次逐节进行试验，如图1所示，首先拆除避雷器顶端高压引线并且断开底部在线监测装置，用直流发生器在每节避雷器顶部施加直流高压，并在上端加压线路中串接微安表，避雷器下端接地，由于微安表内阻很小，所以可以认为通过微安表的电流即为所测避雷器的泄漏电流。

图1 750kV金属氧化锌避雷器直流泄漏电流常规试验方法

常规测试方法的注意事项有以下两点：①试验前应对对其表面进行清洁，空气湿度大时，还应对其表面进行屏蔽，防止表面脏污导致电导电流增大影响测试结果。

②应注意，直流高压加压线与避雷器本体有足够的安全距离(加压线与避雷器本体的角度应大于75度)，加压线与电流测量线，应保持足够的空间角度，避免高压线与电流测量线之间的耦合电流的阻性分量流微安表[2]，造成试验误差，其试验原理如图2所示：

图2 加压线与避雷器本体的角度应大于75o

二、不拆除高压引线试验方法

通过资料查找，不拆除高压引线的试验方法，现阶段有双表法及等电位法两种，笔者提出的绝缘屏蔽法。这三类试验方法，均不需拆除高压引线，并且利用高压引线接地性质。

(一)双表法

试验采用两块微安表故称之为双表法，高压测微安表①的读数为流经第1节和第2节的避雷器的电流之和。当表①的读数减去表②读数为1mA时，此时的控制台输出电压即为第1节的直流参考电压U1，当表②的读数为1mA时，控制台输出电压即为第2节的直流参考电压U2。按下控制台上0.75U1mA按钮，表②的读数即为第2节避雷器的0.75U1mA下的泄漏电流，将控制台输出电压降至0.75U1，此时，表①的读数减去表②读数，即为上节避雷器的0.75U1mA下的泄漏电流[2]，下两节避雷器试验原理相同，其接线图如图3所示：

图3 750kV金属氧化锌避雷器直流泄漏电流双表法接线图

(二)等电位法

直流高压发生器同时输出两根高压线。一根高压线串联微安表之后加于第1节与第2节避雷器之间法兰上，另一根加于第2节与第3节法兰处，这样第2节避雷器上、下两端电压相等，为等电位，不产生电位差，无电流流过，微安表的读数为1mA时控制台输出电压即为第1节的直流参考电压U1，按下控制台上0.75U1mA按钮，微安表的读数即为第1节避雷器的0.75U1mA下的泄漏电流，其余避雷器试验接线图如图4所示：

图4 750kV金属氧化锌避雷器直流泄漏电流等电位法接线图

(三)绝缘屏蔽法

直流高压发生器高压引线连接于第1节与第2节避雷器之间法兰上测试第1节避雷器直流1mA电压(U1mA)及0.75U1mA，存在杂散电流，主要来源于加压法兰与均压环之间形成的电容电流，如图5所示：

图5加压法兰与均压环之间形成的电容电流

其中，I2=UωC，C是法兰与均压环之间形成的电容

因为存在杂散电流的影响，导致流过微安表的电流偏大，微安表示数为1mA时控制台输出电压并非避雷器直流1mA电压(U1mA)，更无法得到第1节避雷器的0.75U1mA下的泄漏电流。绝缘屏蔽法是首先直流高压发生器高压引线连接于第1节与第2节避雷器之间法兰上，随后在法兰外施加绝缘屏蔽，将杂散电流屏蔽掉，使微安表所示仅为第1节避雷器泄漏电流，当微安表示数为1mA时控制台输出电压即为避雷器直流1mA电压(U1mA)，按下控制台上0.75U1mA按钮，微安表的读数即为的0.75U1mA泄漏电流，第2节、第3节避雷器原理相同，对于最下节避雷器，需采取低表发测量，绝缘屏蔽法接线如图5所示：

图6 750kV金属氧化锌避雷器直流泄漏电流绝缘屏蔽法接线图

三、双表法与绝缘屏蔽法的试验数据对比

对比上述三种不拆高压引线试验方法，理论上均可行，但是因为等电位法需要直流高压发生器同时输出两根高压线，不易实现，在某变电站750kV线路避雷器试验中，我们使用“绝缘屏蔽法”750kV线路避雷器进行直流泄漏试验，“双表法”与“绝缘屏蔽法”试验数据见表1.

表1 “双表法”与“绝缘屏蔽法”试验结果比较

以上数据表明，使用“双表法”与“绝缘屏蔽法”进行直流泄漏试验，避雷器直流1mA电压(U1mA)无明显差异，而对于0.75U1mA下的泄漏电流，“绝缘屏蔽法”更加准确。

此外，现场试验过程中发现，上下两节避雷器的伏安特性有一些差异，几乎所有的金属氧化锌避雷器的伏安特性曲线不会完全重合，会造成避雷器的直流参考电压有所差异，这种差异表现在直流泄漏试验的测试中会很大，当微安表②示数为1mA时，微安表①示数会超过2mA时，甚至超过毫安表量程，可能导致毫安表损坏的。

四、结束语

综上所述，使用“绝缘屏蔽法”进行直流泄漏试验可以避免特种车辆配合及拆、接线时间过长的问题，解决了一直困扰试验人员和检修人员的拆接线问题，节省了人力物力，减少了试验时间缩短了停电时间，有效提高了供电可靠性，产生了良好的经济效益和社会效益[3]。