張習建

(云南電網(wǎng)公司大理供電局，云南 大理 671000)

氧化鋅避雷器泄漏電流不拆線測試方法

張習建

(云南電網(wǎng)公司大理供電局，云南 大理 671000)

介紹氧化鋅避雷器泄漏電流試驗原理、500 kV避雷器現(xiàn)行測試方法、介紹一種不拆線的方法來完成試驗。

避雷器；泄漏電流；不拆線

1 氧化鋅避雷器泄漏電流試驗原理

氧化鋅避雷器由氧化鋅閥片串聯(lián)組成，沒有火花間隙和并聯(lián)電阻。閥片的電阻值和電流有關(guān)，電流大時閥片電阻小，電流小時閥片電阻大。氧化鋅閥片和碳化硅閥片的非線性關(guān)系如圖1所示，在運行電壓U1下，閥片相當于一個很大的電阻，閥片中的流過很小的電流I1；而當雷電流I流過閥片時，它又相當于一個很小的電阻，維持一定的殘壓U2，從而起到保護設(shè)備的作用。我們測量其直流電壓U1mA和0.75U1mA下的泄漏電流的目的是為了檢查其非線性特性及絕緣性能。

圖1 氧化鋅閥片 (ZnO)和碳化硅 (SiC)閥片的非線性關(guān)系

2 原有試驗方法

在試驗接線前，需要將導(dǎo)線巴掌與被試品即避雷器的上端 (非接地端)連接點解開如圖2所示，使避雷器獨立開來，并與其保持一定的安全距離。

圖2 需要解開的連接點在一次接線圖中位置

2.1 220 kV避雷器現(xiàn)行測試方法

220 kV避雷器一般分為上下兩節(jié)，測試之前首先解開避雷器上端的高壓引流導(dǎo)線，使避雷器獨立開來，用一根短接線把下節(jié)避雷器及在線監(jiān)測裝置和計數(shù)器短接起來，接上微安表、高壓直流發(fā)生器、控制箱就可以對上節(jié)避雷器進行測試。如圖3所示。測試完上節(jié)避雷器之后，按照圖4的接線方式就可以測試下節(jié)避雷器 (以下所有圖中均未標示出計數(shù)器)。

圖3 上節(jié)避雷器測試圖

圖4 下節(jié)避雷器測試圖

2.2 500 kV避雷器現(xiàn)行測試方法

500 kV避雷器一般分為上、中、下三節(jié)，測試之前首先解開避雷器上端的高壓引流導(dǎo)線，使避雷器獨立開來，用一根短接線把中、下兩節(jié)避雷器及在線裝置和計數(shù)器短接起來，并在短接線上接入微安表2，再接上微安表1、高壓直流發(fā)生器、控制箱就可以對上節(jié)避雷器進行測試。如圖5所示。測試完上節(jié)避雷器之后，按照圖6、圖7的接線方式就可以測試中、下節(jié)避雷器，其中，微安表1為高壓側(cè)微安表；微安表2為被測試避雷器低壓側(cè)微安表。

圖5 上節(jié)避雷器測試圖

圖6 中節(jié)避雷器測試圖

圖7 下節(jié)避雷器測試圖

上述則是現(xiàn)行普遍的測試方法，這種拆解導(dǎo)線來進行試驗的方法具有干擾小，測量精確的特點，被廣泛采用。然而，這種拆解導(dǎo)線的方法也有以下弊端：

1)220 kV、500 kV避雷器相對于110 kV避雷器來說，高壓引流導(dǎo)線更高、更粗、更長、更重，需要用高空作業(yè)車配合檢修人員進行解、接高壓引流導(dǎo)線，延長了試驗停電時間；

2)在非全站停電時設(shè)備上的感應(yīng)電壓高，工作人員經(jīng)常遭受感應(yīng)電擊，給工作人員造成傷害；

3)恢復(fù)已拆解的引流導(dǎo)線接頭時，因接頭接觸不良引起接頭發(fā)熱，給設(shè)備安全運行帶來安全隱患。這些弊端都是因為拆解導(dǎo)線引起的，所以要在保證精確度的條件下探索一種不拆線的方法來試驗。

2.3 可行性分析

分別以220 kV避雷器、500 kV避雷器為例子進行理論計算分析，探索不拆線試驗方法的可行性以及最佳的試驗方式。每節(jié)避雷器都有各自的非線性特性，為了方便分析，把它的特性等效為阻抗，那么U1mA值大的等效的阻抗就大，U1mA值小的等效的阻抗就小。把上節(jié)、中節(jié)、下節(jié)避雷器的等效阻抗分別表示為 Z上節(jié)、Z中節(jié)、Z下節(jié)。圖中的PA1為高壓側(cè)微安表、PA2為下節(jié)低壓側(cè)微安表、PA3為上節(jié)低壓側(cè)微安表，PA4為測試中節(jié)避雷器時與它對應(yīng)的低壓側(cè)微安表。

2.4 220 kV避雷器分析

2.4.1 B點加壓

由于避雷器下端的基座絕緣強度達不到所加電壓的強度，B點直接不能加壓。

2.4.2 A點加壓

圖8 220kV避雷器測試圖

首先，把計數(shù)器短接接地。如果Z上節(jié)=Z下節(jié)，在微安表讀數(shù)為2 000 μA時，那么控制箱上的電壓U=U上節(jié)1mA并非等于 U下節(jié)1mA，0.75U1mA下的泄漏電流Ig上節(jié)也未必等于Ig下節(jié)=I/2(I為微安表上電壓讀數(shù))。因為兩只避雷器的非線性特性完全一樣的情況很少，即使出廠時一樣，經(jīng)過運行一定時間后，非線性特性可能就不一樣了。如果加壓一直等微安表電流達到2 000 μA時，必然有一只避雷器的泄漏電流遠遠大于1 000 μA了，甚至該電壓值已經(jīng)達到了放電電壓值，所以加壓2 000μA的做法不僅測不出準確的結(jié)果還會傷害我們的試驗設(shè)備。

當微安表上指示為1 000 μA時，如果有一只避雷器受潮或者絕緣劣化，那么微安表記錄的電流值中絕大部分包含的是受潮避雷器的泄漏電流值，0.75U1mA下的泄漏電流也肯定會超出合規(guī)程要求，一定程度上能判斷上、下節(jié)避雷器是否受潮或者絕緣劣化；如果兩節(jié)避雷器都受潮或者都是完好的，那么微安表記錄的電流值大部分是受潮更嚴重或者直流參考電壓U1mA比較低的那一只避雷器的泄漏電流值，因為直流參考電壓低的和受潮更嚴重的避雷器，在同樣電壓下，泄漏先達到電流激增的那個點。具體直流參考電壓低的和受潮的避雷器的泄漏電流占微安表中1 000 μA的泄漏電流值幾層還需要實際測量才可知，如果占了絕大部分的話，可以采用近似的測試方法：A點加壓至微安表讀數(shù)為1 000 μA，記錄其電壓值U1mA半節(jié)，再切換至0.75U1mA半節(jié)，并讀取泄漏電流值Ig，那么可以近似的認為上下節(jié)避雷器的直流1 mA參考電壓都等于U1mA半節(jié)，上下節(jié)避雷器的泄漏電流都等于Ig。由于表中的電流包含了上、節(jié)避雷器的泄漏電流，讀取的電壓值并非某一節(jié)達到1 mA時的值，相應(yīng)切換至0.75U1mA時泄漏電流值也是小于真正的泄漏電流，這樣測試出來的結(jié)果使得U1mA和Ig都偏小，具體偏小多少有待驗證。

圖9 下節(jié)避雷器測試圖

圖10 上節(jié)避雷器測試圖

如果Z上節(jié)＞Z下節(jié)，當下節(jié)避雷器的泄漏電流達到1 mA時，只有少量的電流流過上節(jié)，則當微安表PA2的值為1 000 μA時，U下節(jié)1mA=U，下節(jié)的0.75U1mA下的泄漏電流則為相應(yīng)電壓下的PA2表上的值Ig下節(jié)=I2=I1-I3，如圖9所示。如果把B點解開在A點加壓的話，只能增加下節(jié)避雷器基座絕緣使其能經(jīng)受住U1mA及以上電壓值 (這做起來很難)。要么A點加壓，在B點與接地點之間加裝一節(jié)避雷器 (其U1mA≧上節(jié)U1mA參考電壓-下節(jié)U1mA參考電壓)和微安表PA2如圖10所示，加裝避雷器后上節(jié)的泄漏電流就能先到達1 mA，則U上節(jié)1mA=U，上節(jié)的0.75U1mA下的泄漏電流則為相應(yīng)電壓下的PA3表上的值Ig上節(jié)=I3=I1-I2，但在上節(jié)避雷器與大地之間裝設(shè)微安表是很困難的，所以只能靠PA1和PA2來確定PA3是否達到1 mA，測試時要時刻注意PA1的值，以防超出量程燒壞儀器和微安表。

如果 Z上節(jié)＜Z下節(jié)，同上述分析可以得出U上節(jié)1mA=U，上節(jié)的0.75U1mA下的泄漏電流則為相應(yīng)電壓下的PA3表上的值Ig上節(jié)I3=I1-I2；由于上節(jié)無法加裝10 kV的避雷器，所以永遠都是上節(jié)的泄漏電流先達到 1 mA，下節(jié)的 U1mA及0.75U1mA下的泄漏電流根本不肯能測出來。

2.5 500 kV避雷器理論分析

圖11 上節(jié)避雷器測試圖

圖12 下節(jié)避雷器測試圖

2.5.1 上節(jié)測試

由于上、中、下三節(jié)避雷器的1 mA下直流參考電壓都差不多，那么U上節(jié)1mA＜0.75(U中節(jié)1mA+U下節(jié)1mA)，當上節(jié)微安表 PA3的電流值達到1 000 μA時，該電壓值即U上節(jié)1mA，但是此電壓值還不足以讓中節(jié)和下節(jié)流過大量泄漏電流，其值幾乎為0，則I1≈I3，微安表PA3記錄的電流值即為Ig上節(jié)=I3≈I1，如圖11所示。

2.5.2 下節(jié)測試

根據(jù)上節(jié)同樣的原理，則I1≈I2，微安表PA2記錄的電流值即為Ig下節(jié)=I2≈I1，如圖12所示。

2.5.3 中節(jié)測試

1) 如果Z上節(jié)＜Z中節(jié)＜Z下節(jié)，短接上節(jié)并接入微安表，就能測量中節(jié)的U1mA和0.75U1mA下的泄漏電流Ig中節(jié)，如圖13所示：

在A點加壓，上節(jié)被短接后，大部分的泄漏電流通過PA4流到大地，PA4微安表首先達到1 000 μA，此時控制箱上顯示的電壓值即U中節(jié)1mA，微安表PA4記錄的電流值即為Ig中節(jié)=I4；

2) 如果Z下節(jié)＜Z上節(jié)＜Z中節(jié)，短接上節(jié)并接入微安表，在下節(jié)加裝一個10 kV避雷器就能測量中節(jié)避雷器，如圖14所示：

圖13 Z上節(jié)＜Z中節(jié)＜Z下節(jié)中節(jié)避雷器測試

圖14 Z下節(jié)＜Z上節(jié)＜Z中節(jié)中節(jié)避雷器測試

3) 如果Z下節(jié)＜Z中節(jié)＜Z上節(jié)，那么短接下節(jié)并接入微安表，就能測量中節(jié)避雷器，如圖15所示：

圖15 Z下節(jié)＜Z中節(jié)＜Z上節(jié)中節(jié)避雷器測試

綜上可述，除了220 kV避雷器下節(jié)1 mA直流參考電壓遠遠大于上節(jié)的1 mA直流參考電壓時，我們不拆高壓引流線測試氧化鋅避雷器直流電壓U1mA和0.75U1mA下的泄漏電流只能采用近似測量法之外，其他的均可以不用拆解高壓引流線進行測試。

3 現(xiàn)行試驗方法及結(jié)果對比

對同一臺設(shè)備、儀器分別進行拆線和不拆線方法試驗，對比試驗結(jié)果。拆線和不拆線方法用同一儀器測試同一設(shè)備，得出的結(jié)果相差不大。誤差都比較小，說明不拆線方法是可以適用的。

4 結(jié)束語

設(shè)備不拆高壓引線電氣試驗方法在不降低現(xiàn)有的預(yù)試標準的條件下，準確地進行氧化鋅避雷器直流1 mA電壓U1mA和0.75 U1mA下的泄漏電流試驗項目，并達到了預(yù)期的效果，可替代拆線試驗。減少了停電時間和檢修工作量，提高工作效率。但是當泄漏電流值超過40時，還是選擇拆線的方法，下一步將研究如何減小不拆線方法中的雜散電流和誤差，使試驗結(jié)果更精確。

[1] 陳天翔，王寅仲，海世杰.電氣試驗 (第二版).中國電力出版社.2008；

[2] 國家電力監(jiān)督委員會電力業(yè)務(wù)資質(zhì)管理中心編寫組.電工進網(wǎng)作業(yè)許可考試參考教材特種類高壓試驗專業(yè) (2012版).浙江人民出版社 中電報(北京音像出版社).2013.1。

Discussion on Leakage Current Test Method without Remove Drainage Wires for Zinc Oxide Arrester

ZHANG Xijian
(Yunnan Dali Power Supply Bureau，Dali，Yunnan 671000)

This paper discussed the test method for leakage current test of zinc oxide arrester and current test method 500 kV lightning protector，and one test method without remove drainage wires was introduced.

lightning protector；leakage current；not remove drainage wires

TM81

B

1006-7345(2014)05-0103-04

2014-08-24

張習建 (1987)，男，高級工，云南電網(wǎng)公司大理供電局，從事電氣試驗、變電檢修工作 (e-mail)zhangxijian2009＠126.com。