文/程高言,新疆維吾爾自治區(qū)煤礦礦用安全產(chǎn)品檢驗(yàn)中心

氧化鋅避雷器檢測技術(shù)

文/程高言,新疆維吾爾自治區(qū)煤礦礦用安全產(chǎn)品檢驗(yàn)中心

近年來，氧化鋅避雷器的檢測技術(shù)得到了業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注，研究其相關(guān)課題有著重要意義。本文首先對相關(guān)內(nèi)容做了概述，分析了氧化鋅避雷器所使用的在線監(jiān)測方法以及帶電測量的理論依據(jù)，并結(jié)合相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分別從多個角度與方面就氧化鋅避雷器帶電測量問題展開了研究，闡述了個人對此的幾點(diǎn)看法與認(rèn)識，望有助于相關(guān)工作的實(shí)踐。

氧化鋅；避雷器；檢測；技術(shù)

前言

輸配電線路位置較為空曠，因雷擊線路所致跳閘狀況在整個電網(wǎng)總事故中占據(jù)較大比重。此外，當(dāng)雷擊線路時，雷擊波便會經(jīng)線路進(jìn)至變電站，從而對變電站造成嚴(yán)重威脅。至此，需強(qiáng)化對線路的防雷保護(hù)工作。本文針對35kV線路，在線路上金屬氧化物避雷器，然后選用電磁暫態(tài)程序，計(jì)算分析此裝置在雷擊線路、雷擊桿塔時所產(chǎn)生的實(shí)際避雷效果。

1 分析條件

35kV配電線路桿塔，有可以橙汁為無拉線鋼筋混凝土單桿，桿塔電感平均值0.83u H/m，波阻抗250。當(dāng)桿塔遭受雷擊時，此時的雷電便會通過系統(tǒng)的接地裝置，以一種流散方式，傳送至大地。在雷電流相應(yīng)作用下，對于此時的接地裝置而言，其接地電阻在存在形式上，將會轉(zhuǎn)變?yōu)闀簯B(tài)電阻特性，而對于其表征來講，則會呈現(xiàn)為沖擊接地電阻。針對沖擊接地電阻來講，其相比于工頻接地電阻，二者之間存在著本質(zhì)性差異，其為雷電流的函數(shù)、接地裝置埋深與形狀及土壤電特性。為了能夠更好的、更加系統(tǒng)準(zhǔn)確的對桿塔沖擊接地電阻的影響開展研究，在具體計(jì)算過程中，把接地電阻控制在5～100。為雷擊桿塔時計(jì)算波過程圖。在安裝懸式絕緣子及金屬氧化物避雷器時，需使其并聯(lián)，調(diào)整避雷器額定電壓，即42kV。

2 雷擊線路時的耐雷水平

無避雷器與有避雷器時，分別對兩桿塔間線路上的各個位置進(jìn)行雷擊，線路在其情況下所呈現(xiàn)出耐雷水平的變化曲線。在沒有安裝避雷器的情況下，雷擊位置不會影響線路耐雷水平，且具有比較低的耐雷水平，即無避雷線為2.5kV，有避雷線為2.6kV，相比于雷擊桿塔塔頂?shù)?4.8kV與38.3kV，明顯低于后者。若將1組避雷器安裝于0號桿塔時，則此時的耐雷水平便會隨著0號桿塔與累積點(diǎn)之間的距離增大而呈降低狀態(tài)，若雷擊位置為1號桿塔時，則具有最低的耐雷水平，即無避雷線2.6kV，有避雷線2.7kV，相比于0號桿塔無避雷器數(shù)值，大致相同。若分別將1組避雷器安裝于0號桿塔與1號桿塔時，則有避雷線的線路耐雷水平與無避雷線線路的耐雷水平，在分布上，均呈現(xiàn)為以檔距中央為軸心，與僅將避雷器安裝于0號桿塔相比，在耐雷水平方面更為突出，即33.7kV與43.1kV。所以，通過模擬計(jì)算有、無避雷線的35kV配電線路，可得知，在沒有安裝避雷器時，雷電流為2.5kV及大于2.6kV時，會出現(xiàn)閃絡(luò)狀況，運(yùn)用避雷器，當(dāng)雷擊于導(dǎo)線時，便會相應(yīng)性增大耐雷水平。

依據(jù)公式（1）將臨界擊距rsK求出，即rsK=hb+hd[]2（1-sinα）（1），rsK=71I075k（2）。在公式當(dāng)中，hd表示導(dǎo)線高度，α表示保護(hù)角，而表示hb避雷線高度。結(jié)合35kV配電線路桿塔所持有的各項(xiàng)參數(shù)，此時便能夠準(zhǔn)確求出所需要的A相導(dǎo)線下的臨界擊距rsk，求出，A=25.5m，而B相則為B=16.6m。依據(jù)公式（2），可得出與之呈對應(yīng)狀態(tài)的雷電流值，Ik，B=3.0kA，A=54kA。所以，于小于5.4kA的雷電流作用下，可能會出現(xiàn)繞擊。

針對35kV線路，模擬、計(jì)算其在安裝有避雷線情況下的避雷效果，最終得知，配電線路于無避雷器狀況下，其線路耐雷水平即為2.6kA，可能會出現(xiàn)繞擊閃絡(luò)，如若繞擊點(diǎn)位0號桿塔，然后將1組避雷器加裝于1號塔，則可顯著提升耐雷水平，即達(dá)25kA以上，能夠?qū)ε潆娋€路提供完全保護(hù)，使其免于繞擊閃絡(luò)。

3 避雷器帶電測試原理

避雷器等效電路圖。在交流電壓下，

避雷器全電流IX含阻性電流IR和容性電流IC，

運(yùn)行時，通過避雷器的電流大部分為IC，IR只占Ix的10%～20%。

當(dāng)避雷器內(nèi)部進(jìn)水受潮或者絕緣受到損壞時，IC變化較小，而IR會增大到正常值的數(shù)十倍，所有避雷器帶電測試主要是IX、IR的值。在避雷器測量中，采用AI6108氧化鋅避雷器帶電測試儀獲得MOA的IX，通過線路單元智能控制柜計(jì)量交流電壓空開處取參考電壓U，通過傅里葉變換的得到電流和電壓的基波分量。通過基波值的相位比，得出避雷器的阻抗角φ，IR=IXCOSφ，IC=IX?SINφ。

4 分析相間耦合電容對避雷器帶電測試干擾分析

影響避雷器帶電測試結(jié)果因素很多，如站內(nèi)電場干擾，電網(wǎng)電壓波動，設(shè)備外瓷瓶臟污，相間干擾以及天氣溫濕度，但是，避雷器相間耦合電容干擾對測量結(jié)果影響最大。

避雷器在運(yùn)行電壓時，空間中產(chǎn)生雜散電容電流，通過相間的相互作用使得三相的電流、阻抗角發(fā)生變化，導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)偏離實(shí)際。避雷器通常一字并列置放。A、C間距離較遠(yuǎn)，因此只考慮A、B與B、C相之間的耦合電容電流。

經(jīng)計(jì)算，其補(bǔ)償公式如公式（1）所示。C0為相間耦合電容；CA、CB、CC及RA、RB、RC分別為三相避雷器的等效電容和非線性電阻；IXA、IXB、IXC為三相全電流；UA、UB、UC為電網(wǎng)的三相電壓

5 避雷器帶電測試數(shù)據(jù)校正

通過補(bǔ)償過真實(shí)反映避雷器設(shè)備的數(shù)據(jù)推出C0，即可倒推出避雷器實(shí)際運(yùn)行時禁用補(bǔ)償數(shù)據(jù)，繼而推出補(bǔ)償角度。通過測試角度與推算角度對比，驗(yàn)證儀器可靠性。

下面以一變電站表，避雷器帶電測試原始數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。

得出C0≈1.9～2.0（PF），而由于我們采用邊相補(bǔ)償計(jì)算等效電路元件數(shù)值，因此B相不做討論。進(jìn)而，通過公式（1）得出補(bǔ)償后角度，A及C相分別為φ’A=83.63°和φ’C=84°。這與儀器給的補(bǔ)償角度一致。而邊補(bǔ)償后的數(shù)據(jù)能更加真實(shí)反映避雷器的運(yùn)行實(shí)際。

結(jié)語

這里分析了氧化鋅避雷器帶電測試受到相間耦合電容干擾，根據(jù)推導(dǎo)推導(dǎo)公式進(jìn)而得出實(shí)際阻抗角與受干擾的阻抗角。通過實(shí)際現(xiàn)場試驗(yàn)證明，使用儀器的邊補(bǔ)償功能可以很好地修正避雷器帶電測試數(shù)據(jù)，真實(shí)反映試驗(yàn)結(jié)果。