金属氧化物避雷器试验

但人们常有这样的错觉,MOA经预防性试验合格， 便认为其保护特性和工作可靠性也合格，一旦发 生被保护设备不能可靠地保护或运行中爆炸则是 不可理解的，或有这样的误区—企图在预防性试 验中判断出MOA的保护特性（如冲击电压下的残 压）和工作可靠性（如运行寿命）。事实上，若 制造厂出厂的MOA，如残压试验和动作负载试验 不合格，在预防性试验项目中是判断不出来的， 除非MOA解体进行型式试验。
金属氧化物避雷器试验
避雷器简介
金属氧化物避雷器是从阀式避雷器发展而 来的，是现代性能最佳的避雷器。避雷器作为 电力系统中的重要电力设备之一，是一种过电 压保护装置，它的作用是当电网电压升高达到 避雷器规定的动作电压时，避雷器动作，释放 过电压负荷，将电网电压升高的幅值限制在一 定水平之下，从而保护设备绝缘不受损坏，保 证电力设备安全运行。避雷器除了限制雷电过 电压外，还能限制一部分操作过电压。
试验中应注意的问题： ⑴ 试验必须与地绝缘，为防止表面泄漏电流的影 响，应将瓷套表面擦净或加屏蔽措施，若用屏 蔽线，则屏蔽线要封口； ⑵ 直流电压发生器应单独接地； ⑶ 试品底部与匝绝缘应保持干燥； ⑷ 现场测量应注意场地屏蔽。
试验分析：
⑴ 试验中如U1mA电压比工厂所提供的数据偏差 较大，与铭牌不符时，应与厂家联系。 ⑵ 通常在70%U1mA下的电流值偏大或电压加不 70%U1mA 上去，则有可能严重受潮；电流大于50µA，则 有可能有受潮情况。 避雷器投运后，随着运行时间的增加，电 流有一定增加，但电流不能超过50µA。
⑹ MOA的荷电率。荷电率表达式为: 荷电率=正常施加的电压幅值/ U1mA×100% 早期荷电率取40%～70%，随着制造技术的改进，现在一般为 80%。提高荷电率，能减少电阻片串联片数，降低残压；但荷电 率高了，会加速阀片老化，使用寿命缩短，还可能引起事故。 ⑺ MOA的温度特性。MOA运行在小电流区域，呈负的温度特性；电 流超过100mA，温度的变化影响变小；电流超过100A，又呈现正 的温度特性。
⑵ 放电计数器动作试验
在对避雷器放电计数器进行试验前，应先检查 计数器内部有无水汽、水珠，元件有无锈蚀， 密封橡皮垫圈的安装有无开胶等情况，发现缺 陷应予以处理或更换。 为了检查放电计数器动作是否正常，现场我们 常采用专用的试验仪器进行测试。
5、避雷器的带电测试
MOA目前广泛采用一体化设计，即制造 厂在计数器前边串一只全电流毫安表，在运行 电压下测量全电流值，根据此电流值大小，判 断MOA运行状况。平时运行人员巡视检查时， 根据全电流的指示值大小和三相对比，就可以 方便的判断设备是否有缺陷。
3、运行电压下交流泄漏电流的测量
目前我们使用的测量仪器是与日本LCD-4型阻 性电流测量仪原理大致相似，都是利用外加容 性电流将流过阀片的IX的容性电流（无功分量） 补偿掉，而只保留阻性分量。 《规程》规定：当泄漏电流有功分量增加到2 倍初始值时，应停电进行检查。
现场测量应注意的问题：
⑴ 注意正确选择参考电压的相位； ⑵ 现场试验测量回路应一点可靠接地，接地点的 不稳定也将影响测量结果； ⑶ 220kV及以上电压等级避雷器在现场带点测量 时应注意其相间干扰。
目前我省电网中运行的多为金属氧 化物避雷器，它在应用上分为交流和直 流，在结构上分为有间隙和无间隙的。 在这里主要介绍交流无间隙金属氧化物 避雷器。由于现在使用的多为氧化锌阀 片，故又称为氧化锌避雷器（以下称 MOA）。
1、氧化锌避雷器的结构
2、氧化锌避雷器的特性参数
现场应用的有关主要参数有： ⑴ MOA的额定电压Ur。由动作负载试验确定的避雷器上下两端子间 允许的最大工频电压有效值，避雷器在该电压下应能正常工作。 ⑵ MOA的持续运行电压Uc。指允许持续加在避雷器两端子间的工频 电压有效值，一般小于避雷器的额定电压。 ⑶ MOA的持续电流。指在持续运行电压下，流过避雷器的电流，它 包含阻性分量和容性分量。 ⑷ MOA的伏安特性。 ⑸ MOA的起始动作电压。在伏安特性的低电压区段是MOA 的小电流 区域；在接近拐点b处，有电流为毫安级的残压值UNmA,一般取 N=1,即1mA直流电流通过电阻元件时，在其两端所测得的直流电 压值。
试验方法:
① 将高压直流发生器选择合适位置摆放 并接线 ② 不拆高压引线测量方法：1）上节测 量接线：断开避雷器与计数器的接线， 将避雷器下部串接微安表后接地。将 高压引线串入微安表后接至上节避雷 器的下端，用高压读表法进行测量， 低压表读数作参考。2）中节的测量 接线：保持高压接线不变。将避雷器 中节下端通过串接微安表后接地，以 低压微安表读数为准，高压表作参考。 3）下节避雷器测量接线：将高压引 线换至下节避雷器的上端，下端串入 微安表后接地，以低压微安表读数为 准，高压表作参考。
⑻ MOA的老化特性。MOA的老化是一个值得重视的问题， 除了阀片本身的老化外，还有如内部构件的耐压耐热 性能的老化、密封部件的老化等，都会影响其本身使 用寿命。 由于MOA不带间隙，所以MOA一接入电网就有电 流通过，使元件自身发热。工作电压愈高电流愈大， 发热量愈大，由于MOA阀片在小电流范围内有负的温 度特性，所以温度升高，使泄漏电流增加，再加上操 作、雷电、暂时过电压等冲击能量和表面污秽，这些 累积效应将导致MOA热崩溃。
由于输电线路上有电压降落，因此线路的 供电端和受电端的电压是不同的。系统最高运 行电压Um与系统额定电压Un的关系可用 K=Um / Un表示。
当电压超过Um时即称为过电压，讨论过电 压倍数均以Um的峰值作为基准值。系统相对 地电压峰值可用Upu=√2Um / √3表示。
二、避雷器结构、特性 避雷器结构、
3、MOA的优点
⑴ 基本无续流，耐多重雷击或多次操作波的能力强。 ⑵ 伏安特性对称，正、负极性过电压保护水平相当。 ⑶ MOA可以不用串联间隙，动作快，伏安特性平坦，残 压低，不产生截波。 ⑷ MOA阀片可以并联使用，因此对增大通流和降低残压 都容易实现，为组装超高压避雷器提供了方便。 ⑸ 可以降低被保护设备的绝缘水平。 ⑹ 结构简单，体积小，质量轻，避雷器可采用积木式组 装，较为简单。
1、绝缘电阻的测量
MOA由阀片串联组成，没有间隙与并联电阻，通过测 量器绝缘电阻，可以发现内部受潮及瓷质裂纹等缺陷。 测量前应检查瓷套有无外伤。再按《规程》规定：对 35kV及以下MOA用2500V绝缘电阻摇表摇测每节绝缘 电阻，应不低于1000MΩ; 对35kV及以上MOA用2500V 1000MΩ; 35kV MOA 2500V 或5000V绝缘电阻摇表摇测每节绝缘电阻，应不低于 2500MΩ。 由于氧化锌阀片在小电流区域具有很高的阻值，故绝 缘电阻主要取决于阀片内部绝缘部件和瓷套。 进口MOA一般按厂家的标准进行绝缘电阻试验。
电力系统的过电压可分为三类： ⑴ 一般有单相接地、甩负荷或谐振等原因引起，持续时间较长；（避雷器 的灭弧能力和热容量不允许避雷器限制暂时过电压,因而避雷器的灭弧 电压应高于安装点的暂时过电压。） ⑵ 操作过电压。正常操作或事故时，会使系统由一种稳定状态转变为另一 种稳定状态，因而产生电磁暂态过程，从而产生过电压。 ⑶ 雷电过电压。可分为三种： 感应雷电过电压。在线路附近放电，对35kV及以下电网才有危险。 雷击输电线路导线。 雷击避雷线或杆塔引起的反击，关键在于杆塔本身的电感和接地电阻， 通常要求杆塔接地电阻小于10Ω。
三、避雷器试验
现行交流电力系统使用的避雷器， 其试验基本可分为六类，即：型式试验、 出厂试验、抽样试验、定期试验、验收 试验及运行中预防性试验。在此我们只 介绍避雷器在运行中的预防性试验。
避雷器进行预防性试验的目的和意义：
⑴ 避雷器在制造过程中可能存在缺陷而未被检查出来， 如在空气潮湿的时候或季节装配出厂，预先带进潮气； ⑵ 在运输过程中受损，内部瓷碗破裂，外部瓷套碰伤； ⑶ 在运输中受潮，瓷套端部不平，滚压不严。密封橡胶 垫圈老化变硬，瓷套裂纹等原因； ⑷阀片在运行中老化； ⑸ 其他劣化。 这些劣化都可以通过预防性试验来发现，从而防 止避雷器在运行中的误动作和爆炸等事故。
4、避雷器基座及放电计数器试验
⑴ 避雷器基座试验
避雷器底部的基座一般是一个绝缘的瓷柱，基座 上一般并联有放电计数器，基座起对地绝缘作用。 当雷电流通过避雷器时，放电计数器动作，为分 析过电压及避雷器动作情况积累数据。 按照《规程》规定，对避雷器基座要求用2500V绝 缘电阻摇表测量其绝缘电阻，该绝缘电阻一般应 在1000 MΩ以上。
试验研究表明：当MOA阀片受潮或老化是，阻性电流幅值 增加很快，因此监测阻性电流可以有效地监测避雷器的绝 缘状况。由于相间干扰的存在，不能简单的以各相测得的 阻性分量IR、有功损耗PX来判别避雷器的劣化程度，应当 以阻性分量及有功损耗的变化量来判别。 测量绝缘电阻和运行电压下的全电流，检验MOA内腔受潮 是相当灵敏的；测量U1mA及75% U1mA电压下的电流变化， 以及运行电压下的阻性电流或功率的变化，检验MOA的阀 片劣化是相当灵敏的。 电力行业标准DL/T《电力设备预防性试验规程》规定了交 流MOA预防性试验项目、周期和要求。
2、直流1mA下电压U1mA及75% U1mA电 压下泄漏电流的测量
该试验有利于检查MOA直流参考电压及MOA在正常运 行中的荷电率，对确定阀片片数，判断额定电压选择 是否合理及老化状态都有十分重要的作用，其试验原 理接线如图所示。 U1mA为试品通过1mA直流时，被试避雷器两端的电压 值。《规程》规定：1mA 电压值U1mA与初始值比较， 变化应不大于±5%。0.75U1mA电压下的泄漏电流应 不大于50µA。也就是说，在电压降低25%时 ，合格的 MOA的泄漏电流大幅度降低，从1000µA降至 50µA以 下。
6、避雷器红外检测
随着红外技术的推广使用，国网公司制定了《输变 电设备状态检修试验规程》（Q/GDW168—2008）， 规定：不同电压等级的MOA应按不同的周期进行红外 检测，红外图像显示应无异常温升、温差和/或，仪表量程、调压 旋钮零位及开始状态，并经另人检查，均正确无误， 经试验负责人许可后，方可加压。 ④ 接通试验电源，进行加压试验。升压时保持匀速， 在泄漏电流超过200µA后，应放慢升压速度，在电流 达到1mA时，准确读取并记录电压值U1mA。然后， 降压至75％U1mA电压，读取并记录泄漏电流值。最 后，降压至零，断开试验电源。 ⑤ 根据测试结果，必要时进行屏蔽测试。其方法：将 避雷器瓷套靠近测量端附近处加屏蔽环（软金属线 在靠近被试相出线端附近的绝缘表面上紧缠绕几 圈），并将缠绕的另一端接到屏蔽线。 ⑥ 用放电杆对避雷器放电，挂接地线。