避雷器试验

10kV氧化锌避雷器的预防性试验介绍

王履公甘肃省兰州市农电公司（730030）

氧化锌避雷器具有非线性系数大。限压特性好、通流量大、响应快、残压低、无续流、寿命长、对大气过电压和操作过电压都能起保护作用的特点，尤其是对并联电容器组的过电压保护作用，碳化硅阀式避雷器与之无法比拟。现在氧化锌避雷器已广泛用于农村电网，由于我国农村10kV电网是中性点不接地系统，单相接他故障时，避雷器承受的工作电压高，时间长，加之氧化锌阀片制作技术目前尚不完美，因试验方法不当，查不出有缺陷氧化锌避雷器，曾发生运行中氧化锌避雷器爆炸事故。为此应按电气设备预防性试验规程规定周期，做好氧化锌避雷器的预防性试验工作。

一、绝缘电阻试验

该试验是各种氧化锌避雷器的必做项目。主要用于判断避雷器阀片是否受潮。内部零件装配是否合格。试验前应将避雷器瓷套管擦净，用2500V摇表测出的绝缘电阻应大于1000M Ω。

二、测避雷器通过lmA电流时直流电压值U1mA。

该电压又称标称直流电压、参考电压、最小参考电压、临界动作电压、起始动作电压等等。该电压反应氧化锌避雷器由小电流工作区到大电流工作区的分界点，是无间隙氧化锌避雷器的必做项目。10kV氧化锌避雷器在12. 7kV电压下，应该能工作24h；在15kV电压下，应能工作2h。U1m A直接反应避雷器承受短时过电压和系统额定电压的运行能力，可以检查避雷器的保护特性、装配质量和老化程度。规范规定该值与初始值相差不得大于5％。由于避雷器型号规格不同、通流量不等、厂家不同等原因，该电压差值较大。（见表1、表2）笔者认为：凡有厂家提供数据的，实测U1m A值与厂家数据相比较；凡厂家没提供数据的，安装时实测U1m A。U1mA值与下式计算值相比较，若在系数范围之内，可认为合格，以后试验数值与这次实测值相比较，差值不应超过5％。

测试接线如图1，直流电源选用KGF－30型或JGS－2型晶体管高压直流电源，电压脉冲不超过1．5％。

三、测量75％U1m A时的泄漏电流

相同厂家无间隙氧化锌避雷器U1m A值一览表

75%U1m A的值稍大于运行相电压的峰值，该试验主要检查长期允许工作电流是否符合规定，泄漏电流愈大，说叫阀片愈老化，愈严重，避雷器寿命愈短。试验接线如图1，在75％U1m A电压数值下保持一分钟，泄漏电流应不大于50μA，泄漏电流不应有大的波动。

四、测量运行电压下的交流泄漏电流

该试验主要检查正常运行相电压下的最大工作电流。氧化锌避雷器在运行电压下工作时，可等效为一个电阻和电容的并联回路。规程规定实测有功电流与初始值相比较，当有功分量大于初始值两倍时，应缩短监测周期为三个月一次。运行中如该值超标，常采用更换新避雷器的办法，以减少检修、测试的工作量，并保证设备安全运行。规程中还要求测试泄漏电流的无功分量，但数值没做规定。交流泄漏电流测试需要～些专用设备，现场测试较难。一般测量持续运行电压下的最大泄漏电流，将其与厂家提供数值相比较，当泄漏电流超过厂家提供最大全电流值时，避雷器应退出运行。由于泄漏电流受温度影响较大，测量时要记录好环温，并在同一温度下进行比较。无间隙氧化锌避雷器在运行压下，最大泄漏全电流参考值见表3，试验接线见图2。

五、测量交流泄漏电流1m A时的参考电压

该试验与测量直流泄漏电流lmA时的参考电压试验作用相同，该电压稍大于避雷器承受的短时过电压和系统额定电压，使实验更接近于实际。由于阀片间电容电流的存在，不如测试直流U1m A。试验灵敏。部分厂家产品说明书提供该参考电压值，实测值与厂家提供数值相差不应大于5％。

六、电导电流测量

规程对该项试验没做要求。对并联间隙的氧化锌避雷器，厂家要求用户做该项试验。试验电压直流10kV，泄漏电流不大于100μA。

七、工频放电电压试验

该试验是串联间隙氧化锌避雷器的必做项目。与阀型避雷器相同，主要检查避雷器工频放电特性。工频放电电压范围参考阀到避雷器标准，应在23～33kV范围之内，实测值多在25～30kV以内。氧化锌避雷器工频放电电压试验要求避雷器放电后，在一秒种内试验电压应降到零，放电电流应限制在0．02～0．1A之间，防止通电时间过长烧毁避雷器阀片。试验接线如图2，但要解除交流毫安表，将避雷器接地螺栓直接接地。

目前我国氧化锌避雷器型号规格较多，各厂家提供的技术参数项目及数值不一，各厂对氧化锌避雷器有不同的试验项目和试验要求，电气设备预防性试验规程要求的试验项目，

笔者认为仅适用于无间隙氧化锌避雷器，为了正确判断氧化锌避雷器的好坏，必须统一试验项目和试验标准，建议按表四选择试验项目。新安装避雷器的交接试验及每年雷雨季节前的周期预防性试验均按选择试验项目进行，以便比较判断避雷器的运行状况。

避雷器在电力系统应用中的问题分析

1.应用中的问题探讨

1.1避雷器自身过电压防护问题

避雷器是过电压保护电器，其自身仍存在过电压防护问题。对于能量有限的过电压如雷电过电压和操作过电压，避雷器泄流能起限压保护作用。对能量是无限（有补充能源）的过电压，如暂态过电压（工频过电压和谐振过电压的总称），其频率或为工频或为工频的整数倍或分数倍，与工频电源频率总有合拍的时候，如因某些原因而激发暂态过电压，工频电源能自动补充过电压能量，即使避雷器泄流过电压幅值不衰减或只弱衰减，暂态过电压如果进入避雷器保护动作区，势必长时反复动作直至热崩溃，避雷器损坏爆炸，因此暂态过电压对避雷器有致命危害。如果已将全部暂态过电压限定在保护死区内不受其危害的避雷器，称之为暂态过电压承受能力强，反之称暂态过电压承受能力差。碳化硅避雷器暂态过电压承受能力强，但由于运行中动作特性稳定性差，常因冲击放电电压（保护动作区起始电压）值下降，仍可能遭受暂态过电压危害。无间隙氧化锌避雷器因其拐点电压（可近似地把参考电压当作拐点电压）偏低，仅2.21～2.56Uxg（最大相电压），而有些暂态过电压最大值达2.5～3.5Uxg，故有暂态过电压承受能差的缺点。对暂态过电压危害有效防护办法是加结构性能稳定的串联间隙将全部暂态过电压限定在保护死区内，使避雷器免受其危害。串联间隙氧化锌避雷器有此独具优点。

1.2避雷器自身对电力系统不安全影响

保护间隙和管型避雷器在间隙击穿后，保护回路再也没有限流元件，保护动作都要造成接地故障或相间短路故障，保护作用增多电力系统故障率，影响电力系统的正常、安全运行。应用氧化锌避雷器，从根本上避免保护作用产生接地故障或相间短路故障，且不用自动重合闸装置就能减少线路雷害停电事故。

1.3避雷器其连续雷电冲击保护能力

有时高压电力装置可能遭受连续雷电冲击，连续雷电冲击是指两次雷电入侵波间隔时间仅数百μs至数千μs，间隔时间极短。碳化硅避雷器保护动作既泄放雷电流也泄放工频续流，切断续流时耗最大达10000μs，一次保护循环时间要远大于10000μs才能恢复到可进行再次动作能力，故碳化硅避雷器没有连续雷电冲击保护能力。氧化锌避雷器保护动作只泄放雷电流，雷电流泄放（小于100μs）完毕，立即恢复到可进行再次动作能力，故氧化锌避雷器具有连续雷电冲击保护能力，这对于多雷区或雷电活动特殊强烈地区的防雷保护尤为重要。

1.4工频能源的浪费

只关注防雷器件泄放雷电流的限（降）压保护作用，轻视或忽视有些器件同时泄放工频电流浪费能源作用。保护间隙或管型避雷器保护动作可能伴随短路电流（几kA至几十kA）对地放电，碳化硅避雷器保护动作有工频续流（避雷器FS型为50A，FZ型为80A，FCD 型为250A）对地放电，而造成能源浪费，使用氧化锌避雷器可彻底避免保护作用带来的工频能源浪费。

2.避雷器保护特性

2.1避雷器的保护特性参数

各种型号的避雷器在同用途同电压级时，其雷电残压参数相同或接近，这是因为各生产厂都是按国标规定决定残压值的。有人认为既然雷电残压值一样，它们的保护作用和效果也应是一样的，随意选用哪种型号都可以。这是一种偏见，因为除雷电残压外，还有其它保护参数，如工频放电电压值，冲击放电电压值，是考察避雷器暂态过电压承受能力，保证其长期正常运行的参数；又如是否有雷电陡波残压值，是标示避雷器防雷保护功能完全的重要参数。综合来看，只有串联间隙氧化锌避雷器齐备上述保护特性参数，也就是说它有齐全的防护功能。

2.2避雷器动作特性运行稳定性

碳化硅避雷器保护动作要泄放雷电流和工频续流，动作负载重，经计算每次动作泄放雷电流为0.04～0.07 C电荷量，工频续流为0.5～2.5 C电荷量，后者与前者相比一般为11～17倍，且其间隙数量多隙距，常因动作负载重使部分间隙烧毛烧损，另外瓷套外壳脏污潮湿也会影响内间隙电容分布，这些都可能使部分间隙失效而降低冲击放电电压值，即动作特性稳定性差，可能增加保护动作频度，或遭受暂态过电压危害，而加速损坏。串联间隙氧化锌避雷器保护动作只泄放雷电流而无续流，动作负载轻，间隙不需具有灭弧及切断续流能力，故间隙数量特少，3～ 10kV避雷器仅一个间隙，35kV避雷器为3个间隙串联，间隙的工频放电电压值与碳化硅避雷器相同，符合GB7327规定，故间隙隙距大，动作特性可保持长期运行稳定。

2.3串联间隙氧化锌避雷器

碳化硅避雷器因其间隙结构（隙距小，数量多）带来一些缺点：如没有雷电陡波保护功能；没有连续雷电冲击保护能力；动作特性稳定差可能遭受暂态过电压危害；动作负载重寿命短等。无间隙氧化锌避雷器因其拐点电压较低，有暂态过电压承受能力差，损坏爆炸率高和寿命短等缺点。串联间隙氧化锌避雷器既有间隙又用ZnO阀片，其间隙结构不同于碳化硅避雷器，因其间隙数量少，当过电压达到冲击放电电压时间隙无时延击穿，同时因隙距大动作特性稳定，故它可避免碳化硅避雷器间隙带来的一切缺点。串联间隙氧化锌避雷器的间隙已将全部暂态过电压限定在保护死区内免受其危害，故它可避免无间隙氧化锌避雷器因拐点电压偏低带来一切缺点。串联间隙氧化锌避雷器仍有前两种避雷器保护性能优点，而避免它们的缺点。

2.4避雷器运行工况监测

避雷器失效的主要特征是泄漏电流增大，运行中不易发现，有可能长时带病运行，以致扩大事故，故有必要监察其运行工况。碳化硅避雷缺乏监察手段，靠每年定期普遍测试筛选淘汰这样作事倍功半，还不能随时剔除失效品。氧化锌避雷器可附带脱离器，当其失效损坏时，脱离器自动动作（30mA时不大于8min）退出运行，以免造成更大损失和事故，提高运行安全可靠性。