关于氧化锌避雷器带电测量的探讨

关于氧化锌避雷器带电测量的探讨

 摘要：氧化性避雷器在运行中，由于阀片老化以及经受热和冲击破坏会引起故障，必须对其进行及时的预试，而相邻的电器主设备往往不能及时停运，因而必须采用带电测量的方法对氧化锌避雷器进行测量。在测量中，因不能停电，方法不当、外界电磁干扰等因素往往对试验结果产生很大的影响，采用合理的试验方法，消除因相邻设备带电而带来的电磁干扰显得尤为重要。
　　引言
　　氧化锌避雷器因其*的过电压保护特性而逐步取代了老式的阀式避雷器，在电力系统中得到广泛应用。但氧化锌避雷器阀片老化以及经受热和冲击破坏会引起故障，严重时可能会导致爆炸，避雷器击穿还会导致变电站母线短路，影响系统安全运行。因此，必须对运行中的氧化锌避雷器进行严格有效的检测和定期预防性试验，开展氧化锌避雷器在线监测。由于氧化锌避雷器预试(特别是主变三侧避雷器)必须停运主设备，会影响设备的运行可靠性，而且有时受运行方式的限制无法停运主设备，导致避雷器不能按时预试。因此，氧化锌避雷器的带电测试与在线监测显得尤为重要。
　　一、氧化锌避雷器的工作原理
　　氧化锌ZnO避雷器是20世纪70年代发展起来的一种新型避雷器，它主要由氧化锌压敏电阻构成。每一块压敏电阻从制成时就有它的一定开关电压(叫压敏电阻)，在正常的工作电压下(即小于压敏电压)压敏电阻值很大，相当于绝缘状态，但在冲击电压作用下(大于压敏电压)，压敏电阻呈低值被击穿，相当于短路状态。然而压敏电阻被击状态，是可以恢复的;当高于压敏电压的电压撤销后，它又恢复了高阻状态。因此，在电力线上如安装氧化锌避雷器后，当雷击时，雷电波的高电压使压敏电阻击穿，雷电流通过压敏电阻流入大地，使电源线上的电压控制在安全范围内，从而保护了电器设备的安全。
　　二、氧化锌避雷器带电测试的理论依据
　　1.氧化锌避雷器带电测试的重要性
　　氧化锌避雷器在运行中由于其阀片老化、受潮等原因，容易引起故障，这将导致主设备得不到保护，严重时可能发生爆炸，影响系统的安全运行。而氧化锌避雷器预试必须停运主设备，会影响设备的运行可靠性，而且有时受运行方式的限制无法停运主设备，导致避雷器不能按时预试。因此，氧化锌避雷器的带电测试与在线监测显得尤为重要。
　　2.氧化锌避雷器带电测试的目的
　　利用氧化锌避雷器的带电测量，测得避雷器阻性电流与总泄露电流的比值，即氧化锌避雷器的阻性电流分量，来判断避雷器的受潮及老化状况。因氧化锌避雷器在阀片老化以及经受热和冲击破坏以及内部受潮时，氧化锌避雷器的有功损耗加剧，也即避雷器泄露电流中的阻性电流分量会明显增大，从而在氧化锌避雷器内部产生热量，使得氧化锌避雷器阀片进一步老化，产生恶性循环，破坏氧化锌避雷器内部稳定性。通过氧化性避雷器带电测量有功分量，及时发现有问题的氧化锌避雷器，将设备故障杜绝在萌芽状态。
　　3.影响氧化锌避雷器带电测试因素
　　影响氧化锌避雷器带电测试的因素很多，主要有间隔内相间干扰、测试方法、表面污秽等因素。而表面污秽可以在现场通过对氧化锌避雷器的表面清洁处理得到解决，这里主要排除间隔内相间干扰、测试方法对测量带来的影响。
　　三、氧化锌避雷器带电测试
　　1.测试方法的选择
　　氧化锌避雷器在线检测试验中，采用了ZD1试验仪器，该仪器具备三种功能，分别是：二次电压参考法、感应法和谐波分析法，其中谐波分析法在实际试验中极少使用。感应板法因操作安全，方便，快速，经常被采用，但是这种测试方法受电场干扰影响大，且感应板所取信号受感应板位置的影响也很大，所以试验数据波动性大。二次电压法需要从与避雷器相应的PT二次取参考电压，这一试验方法需要其他班组成员的配合，用该试验方法获得的数据很稳定，且于避雷器停运时的数据有可比性，所以，应该成为氧化锌避雷器在线检测的最主要方法。
　　以下为感应板法和二次电压法进行比较的数据(注：比较数据为投运前对避雷器工频参考电压下测量的数据)：
　　通过上表的比较可以发现，二次电压法测得的数据更准确,而感应板法的数据偏大,且A、C两相的误差比较大。
　　2.氧化锌避雷器带电测试的角度校正
　　一般三相氧化锌避雷器排列呈一字型，运行中的三相氧化锌避雷器，通过杂散电容相互作用，使两边相避雷器底部总泄漏电流发生相位变化，由于间隔内相间干扰使被测相氧化锌避雷器的泄漏电流发生变化，会引起被测相氧化锌避雷器电压基波与总电流基波φU-Ix 发生变化,氧化锌避雷器在持续运行电压下正常运行,因为IR/ IX小于等于25%,故φU-Ix 为80°～85°，φU-Ix如果偏离，则所测参数便偏离真实值，给测量带来误差。A,B,C(边，中，边)三相氧化锌避雷器一字形排列，运行时的电流和电压向量(见图1)，A,C两相相对B相的作用是对称的，相互抵消。因此，在测量B相氧化锌避雷器时，电流探头从B相氧化锌避雷器泄漏电流监测仪取总电流IX信号，电压探头与B相PT二次绕组联接，即可进行测量。
　　测量A相氧化锌避雷器时,由于B相氧化锌避雷器对A相氧化锌避雷器的作用，可以考虑测试前输入一个校正角度φ0，使测试时的φU-Ix 接近真实值。首先电压取A相PT二次信号，电流取C相 氧化锌避雷器电流信号，测φU-Ix记为φC ,然后电流取A相氧化锌避雷器电流信号，测出φU-Ix记为φA ,此时一切读数均为氧化锌避雷器未校正的读数，IA与IC的夹角为120°，B相对C相的影响和B 相对A相的影响是对称的，故φOC=-φOA (见图1)，得：
　　校正角φOA=(φC-φA -120°)/2
　　采用角度校正前后的试验数据比较如下：
　　根据江苏省电力公司《江苏省电力设备交接和预防性试验规程》“若测量的组性电流与初始值比较有比较明显的变化时，应加强监测，当阻性电流增加1倍时，应停电检查。"“泄露电流有功分量测量值应小于等于全电流的25%"，未引入角度校正的数据中，出线1的C相已经接近临界值，而出线2的C相则已经超标，而出线1的A相与出线2的A相都明显偏小，与对应数据相差比较大，两组氧化锌避雷器一组需要加强监测，一组需要停运检查。引入角度校正的数据则表明两组氧化锌避雷器运行状况良好。
　　四、氧化锌避雷器的技术管理
　　加强对氧化锌避雷器的技术管理工作，即对运行在网上的每一只氧化锌避雷器建立技术档案，对出厂报告、定期测试报告及在线监测仪的运行记录均要存入技术档案，直至该避雷器退出运行。
　　据国外有关技术资料统计，氧化锌避雷器损坏的原因有雷电和操作过电压，受潮、污闪、系统条件、本身故障等，但仍有一定比例损坏的原因不详，故仍有其在运行中对事故原因不明确的问题。又因氧化锌避雷器的劣化速度的离散性，及雷电、操作过电压、谐波、运行环境等的随机性，都决定着氧化锌避雷器的安全运行的可靠性，故需在今后的工作实践中去研究、实验、探索和总结，以使得其在运行中的不安全因素可得以预防和完善。
　　结论
　　对氧化锌避雷器带电测量时，采用二次电压法、引入角度校正，能有效的对氧化锌避雷器运行状况提供准确的依据，特别是IR/IX接近标准的临界状态时，能确定该氧化锌避雷器是否可以继续使用，避免对氧化锌避雷器状况的误判断。用上述方法进行氧化锌避雷器带电测量时，所需要携带的设备繁多，若能将设备进行简化，则更具有现场使用价值。