新型击穿保险测试仪的研发与应用分析

李华纲 陈蓓琳 林培亮

摘要：在电力工程作业中，高压电的二次回路会引发电压加大对人身造成巨大伤害，为了避免这一情形的出现，急需一种过电压保护装置，在电力线路正常运转时，该保险测试仪可以确保与大地的绝对绝缘。但一旦发生击穿情形，就可以较好的起到保护作用，在这一背景下，新型击穿保险测试仪的研发成为了当务之急。本文主要针对这一测试仪开展研究，希望给相关专业人士以参考。

关键词：击穿保险测试仪;研发;应用

引言

击穿保险器用于户内外电压互感器的二次侧（低压侧）过电压保护，以防止高电压串入二次回路造成电压升高对二次设备及人身造成伤害;也可用于电力变压器的低压侧，以防止高压线圈和低压线圈间发生击穿时低压侧电压升高;或作为其它用电设备的过电压保护。通过击穿保险接地，可以有效防止这种情况的发生（数百伏电压可击穿）。而目前怎样来保证击穿保险的正常工作，该击穿的时候短路，不该击穿的时候应开路，以免造成反措要求的多点接地故障，而目前无论是该项目的检测还是检测用的装置都还处于空白。

一、击穿保险器基本情况介绍

击穿保险器作为一种保护仪器，可以在不接地的情形下，有效避免高压电流入低压线路。该测试仪电极夹为铜制，由云母片组成，击穿电压可达数百伏。其连接方式为以星形接法将低压电网中性点、角形接法的一相，经过保险测试仪，与大地做有效的连接。在正常状态下，低压电网与大地是绝缘的，系统的运行模式不变，但一旦有高压电流入，云母片中的孔状就会被击穿，迅疾发生问题电流，其保护装置可以迅疾切断电源。如果此时的电流值较低，保护装置没有反应，则此时的电阻也较低，可相应的减少对地电压，从而有效降低高压流入低压的可能。击穿保险器通常运用在低压电网中，也时常作为避雷器使用。其使用时可以与被保护装置形成并联，达到有效保护电压过载的情形。

二、击穿保护测试

根据国家电网公司相关反事故措施规定和标准，对于公用电压互感器，其二次回路必须保证室内有一线实施接地措施，同时为了确保这一举措的有效性，各电压互感的中性不能接有可能断的开关与熔断器。

（一）击穿保护器传统检测方法

为了较好的保护击穿保险器质量，必须按照国家规定的要求和标准对保险器实施技术测试，传统的检测方法有以下四种：一是例行检测，二是试验抽样检测，三是定期检测，四是型式检测。按照检测的阶段区分，这其中有现场进行的检测，有产品交付时的验收检测，还有安装后的试验检测以及运行过程中的检测。按照检测的作用分又可以分为预防性检测和过程中检测等等。

一是例行试验，就是针对每只击穿保护器实施的承受型检测。检测的指标主要包括：工频参考电压、对持续电流、局部放电试验、直流参考电压、标称放电电流以及密封性能的检测等。对于有间隙的阀式避雷器还需要实施工频放电电压试验。对于管式避雷器，还需要实施工频放电试验或工频耐压试验。

二是抽样检测，抽样检测主要针对电阻片实施，对于阀式避雷器来说，要求按照不少于抽取总数的1.5%实施抽取，主要进行两个方面的试验：一个是大电流耐受试验;另一个是方波电流冲击试验。对于有间隙的阀式避雷器，还需实施冲击放电电压试验，对于无间隙的金属氧化物避雷器，还需实施电阻片的抽样试验，时间频率一般半年一次，测试加速老化情况。对于管式避雷器仅需实施冲击放电电压试验。

三是定期检测，定期检测主要为了测试产品质量的稳定性和可靠性。检测周期一般设置为三年。对于金属氧化物击穿保险器来说，必须按照严格的要求标准随机抽取三只实施长时电流耐受检测、残压检测、动作负载检测以及记忆工频耐受时间特性检测。而对于管式避雷器来说，没有这一定期要求。

四是型式检测，型式检测主要用来对产品实施性能和结构设计的鉴定，对于金属氧化物避雷器来说，除了上文所指出的定期检测、抽样检测和例行检测外，还需实施瓷套绝缘耐受试验、压力释放试验、人工污秽试验、机械负荷试验、多柱避雷器电流分布试验等等。对于阀式避雷器的检测方法同金属氧化物避雷器检测方法。对于管式避雷器来说，还需要实施切断能力试验和冲击通流能力试验。

（二）击穿保险器检测发展趋势

从上文分析不难看出，击穿保险器作为一种重要电气设备，对于电力电路的安全重要性不言而喻，其稳定性和可靠性直接影响着电力系统维护人员的安全。其在线监测方式首先可以较好的排除和发现故障，避免更为严重的事故发生，是对预警系统的有益补充。其次，其可以实施数据管理，针对电流泄漏次数实施科学统计，并实现数据的传输，从而有效实施内部缺陷的检测，内部缺陷主要包括元件的老化和閥体的受潮等等。

此外，笔者通过市场调研感到，保险器行业也正在实施技术升级，朝着电子化、小型化和便捷化方向发展，其应用性需求越来越健全。在能量消耗上，也朝着低成本和低功耗方向发展。从整个市场来看，目前保险器的研发均聚焦在一些重大技术的突破和关键工艺的研发上，具有较为广阔的市场潜力。

三、新型击穿保险测试仪可行性研究

（一）项目计划进度情况

笔者通过各种方式查找了目前市场上还没有此类产品的测试装置，但在实际电力生产应用中确实需要此类设备，我们经过对市场上各类击穿保险器、避雷器、压敏保护器等进行了大量资料分析、综合、比较、归纳并依据现有的科学理论和实践的需要，提出设计，利用科学仪器和设备，通过有目的有步骤地试验，根据观察、记录、测定与此相伴随的现象的变化来确定条件与现象之间的因果关系的结论。主要目的在于说明各种自变量与某一个因变量的关系，从而来达到多电压、多电流、多波形等各种功能。进度计划：用20天完成课题研究，60天进行系统研制和制造，软件开发完成，15天对项目进行总结和评价。

（二）拟解决的问题

主要有四個方面的问题亟待解决：

1.通过本系统很准确的测试保险器击穿放电电压，击穿电流等参数;过电压通过后，产品迅速恢复正常运行状态（绝缘状态）。对保险器进行程控测试及智能分析。

2.使用程控多波形系统对保险器寿命作智能预计及量化考核。

3.使用程控多波形系统可应用于多种类型、结构、材质的保险器。

4.程控多电压、多电流、多波形击分析系统，硬件以多电压组合波形电源发生器为基础，软件以智能设置、记录、存储、分析、图形化、查询、打印、485输出为拓展。

（三）技术关键点和创新点

主要有四个方面的创新点：

1.开发出嵌入式系统软件，可通过程序控制，实现智能设置、记录、存储、分析、图形化、查询、打印。

2.研制出一套以程序控制的多电压组合波形电源的发生器。

3.可实现远程控制和数据调取，液晶操作显示，便携式外形设计，人机界面优良。

4.可实施可在线/离线切换使用。

四、装置研究具体情况

本装置主要由电压监测单元和电流监测单元两大系统构成，采用分布式结构有效增加了系统的便捷度，对于系统安全性也有较大的提升，并实现根据现场监测实施灵活的配置。其结构设计采用了节点式设计，其比较优势可以实现改变监测项目和设备而不改变系统主要结构，可以根据实际需要，与中央预警服务器实现监测模块的挂接，从而达到实施多种设备的诊断。采取这一结构，可以实现只要在被电气元件下安置监测模块，单根电缆的连接铺设就可以实现监测装置的挂接总线。从自检功能来看，各自均有自身的自检功能，可以高效的实现自身模块的自检，服务器和用户可以第一时间掌握自检情况。其监测主要以数据的形式展开，这一方式可以较好的避免工作中高频电器元件的干扰，较好避免了信号传输的故障率，同时也提升了网络监测的效率。从整个结构模式看，整体监测模块均采用了模块化结构，有着良好的互通性和通用性，这对于维护和维修每一个部件来说，都是便捷的，也不会干扰其他部件的正常运行。具体见图1所示。

五、项目预期和展望

我们通过各种方式查找了目前市场上还没有此类产品的测试装置，但在实际电力生产应用中确实需要此类设备，此设备的研制将充分应用新技术、新工艺，使设备在智能化网络化方面符合现代电力发展的要求，既填补此项空白又能在技术上领先，可在较长时间内不落后。不仅在作业方法上进行创新而且在仪器设备上也填补了缺相，值得在全省系统内推广。

六、结语

综上所述，本文主要针对该测试仪研发的实施方案，拟解决的主要问题和技术创新点展开分析，主要目的是提供一种较为智能的、便捷的，在线无线可切换的击穿保险测试装置，这不仅仅填补了市场的空白，关键是能有效提升击穿保险器运行效率，切实保障人身安全。

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