氧化锌避雷器现场带电测试研究

氧化锌避雷器现场带电测试研究

摘要：本文简单分析了避雷器工作原理和必要性，然后对影响氧化锌避雷器现场带电测试的因素及消除方法进行分析。

关键词：氧化锌避雷器带电测试

Abstract: This paper briefly analyzes the necessity and principle of lightning arrester work, then analyzes the influence factors of zinc oxide arrester field measurement and elimination method.

Keywords: zinc oxide arrester test

前言

避雷器是一种重要的过电压保护装置，是电力系统安全运行的有力保障，其中，氧化锌避雷器由于其具有优良的非线性和人通流容量等优点，在电网中广泛应用。

氧化锌避雷器预防性试验包括停电条件下直流泄漏电流试验和运行电压下带电测试，但当电力系统的运行电压较高，发电厂(或变电站)避雷器数目较多时，停电条件下作直流泄漏电流试验有很大的困难，因此，运行电压下的氧化锌避雷器现场带电测试越来越受到重视。

1避雷器工作原理

在确定分配的电压下，一般流经氧化锌避雷器的阀片的电流低于104A，此时，它的作用类似于一个绝缘体。所以，当隔离开阀片与工作电压时就不再需要使用火花间隙了。一旦金属氧化锌避雷器上作用到的电压大于规定的数值(启动电压)时，大电流就能通过阀片导入到地中，此时的残压就不会大于这些被保护设施的耐压值，这样就达到了保护的目的。然后，一旦作用电压小于动作电压，阀片就会停止导入状态，回复到其原先的绝缘状态。故而，其完整过程中没有电弧燃烧和熄灭的情况。

2氧化锌避雷器测试必要性

2.1氧化锌避雷器由于取消了串联间隙，长期承受系统电压，过电流的影响。电流中的有功分量导致阀片发热，引伏安特性的变化，长期作用的结果会导致阀片老化，甚至热击穿。

2.2氧化锌避雷器受到冲击电压的使用，阀片也会在冲击电压能量的作用下发生老化。

2.3氧化锌避雷器内部受潮或绝缘性能不良，会使工频电流增加，功耗加剧，严重时会导致内部放电。

2.4氧化锌避雷器受到雨、雪、凝露或灰尘的污染，由于内外电压分布不同而使内部阀片与外部瓷套之间产生较大电位差，导致径向放电现象发生。

为了及时发现氧化锌避雷器的运行状况，根据DL/T596-1996《电力设备预防性试验规程》中的相关规定，在发电厂、变电所避雷器每年雷雨季来临前，我们必须对氧化锌避雷器进行相关测试，如测试绝缘电阻、直流1mA下的电压U1mA及0.75U1mA下的泄漏电流、运行电压下的交流泄漏电流、底座绝缘电阻、放电计数器动作检查。必要时，还要进行工频参考电流下的工频参考电压的测试。

以上试验除了运行电压下的交流泄漏电流，其余均为停电测试。

3影响氧化锌避雷器现场带电测试的因素及消除方法

3.1电网谐波的影响与消除方法根据《电能质量公用电网谐波》(GB／T14549-1993)规定的公用网谐波电压(相电压)限值，可知电网中的谐波含量非常少，特别是电压等级在35kV及以上的电网。并且电网电压等级越高，其电网中谐波含量越小。在实际运行电网中，其谐波比规定限值更低，因此电网谐波电压对带电测试中IRIP的影响可以忽略，或采用MOA-RCD一4型阻性电流测试仪进行试验，就可以消除谐波分量的影响。

3.2瓷套表面脏污、相间耦合电容及电磁干扰影响与消除方法

3.2.1运行中呈“直线”排列的氧化锌避雷器试验

对于运行中呈“直线”排列的户外型瓷套氧化锌避雷器，有资料研究证实，其瓷套表面杂散电流是由于表面脏污及相间电磁干扰引起；而同型号、同批次生产的三台(相)氧化锌避雷器，在线测得的阻性电流值I各不相同，是由于相间电容耦合所引起的。对瓷套表面杂散电流，采用MOA下端瓷裙上加屏蔽环的方法消除。在污秽比较严重的地区，这种方法能够有效地消除流经测量相下节氧化锌避雷器瓷套表面由异相干扰引起的泄漏电流，且简单易行。试验必须在晴天干燥时进行，此时瓷套表面杂散电流就比较小，再经加屏蔽环消除相间电磁干扰引起的泄漏电流，这样流经阀片的电流就比较真实。

由于相间电容耦合所引起的阻性电流I误差，可对相位移进行校正处理。其中，相位移校正角的计算式可表示为中0：(中一中一120。)／2式中中。一一电压信号取自A相，电流信号取自C相时的角度0一一A相电压电流夹角0。一一B相对A、c相作用的干扰角度由于B相对A、c相的作用是对称的，所以校正A相时输入正的中o，而校正c相时输入负的中o；对于B相不用校正，因为

对A、c相的作用也是对称的。

3.2.3GIS组合电器中运行的氧化锌避雷器试验根据GIS组合电器的拼装结构，其氧化锌避雷器可分为三相分箱(罐)和三相共箱(罐)结构。并且这两种氧化锌避雷器结构在组装时清洁卫生，运行中又不受外部环境影响。三相分箱式氧化锌避雷器由于其铁壳罐体的屏蔽接地，三相之间无相间耦合电容和电磁干扰，测量时不需要校正相位移，直接测量即可；三相共箱式氧化锌避雷器在罐体内部布置时排成等边三角形，相间耦合电容和电磁干扰的相互作用是基本相同的，测量时可不需校正相位移。

4对金属氧化锌避雷器进行的现场带电试验

我们可以把金属氧化锌避雷器其自身的运行的参数化简等同于一个不改变的电容与一个可以改变的电阻并联的电路线图1。

图1LCD--4型阻性电流在线监测原理图

金属氧化锌避雷器在交流电压的作用之下，它的总的泄露电流包含两种电流：①阻性电流，也是有功分量；②容性电流，即是无功分量。当金属氧化锌避雷器运行的时候，容性电流是流过它的主要的电流，而其中很小的一部分才是阻性电流，大概仅为10~25％。但是，在避雷器内部老化，绝缘部件受到损害，或是受潮以及表面被严重地污染的时侯容性电流的变化量并不多，而此时的阻性电流却大量地增加。所以，我们可以借由检测MOA的阻性电流的变化量，来了解金属氧化锌运行的情况。

在运行情况中，金属物的劣化大多是讲其物理的状态以及电气的特性发生的变化，而这些变化会使得金属氧化物的伏安特性变得漂移，热稳定性能被破坏，非线性系数从而会被改变，电阻局部会变得恶劣等等。但是这些变化一般都能在避雷器的以下几种电气的参数的改变量上表现出来：

(1)在运行的电压下，泄漏电流的阻性分量的峰值的绝对值变大；

(2)处于运行的电压下时，泄漏电流的谐波分量有显眼的变大；

(3)有功损耗在处于运行的电压的情况下时，其绝对值变大；

(4)当在运行的电压下时，泄漏电流的绝对值变大，却不肯定是明显的。

最近的几年，在我国各个地方发生了较多起的金属氧化锌避雷器的爆炸事件。2006年，我国有一个电力局在进行带电测试试验的过程中，发现他们的1lOkV 仁舍变超仁1548的线C相线路所使用的避雷器数据不正常，在此同时，他们结合远红外线的测温操作也看出其避雷器的温度有异常变化。所幸他们及时地停电