關(guān)于氧化鋅避雷器帶電測(cè)量的探討

氧化性避雷器在運(yùn)行中，由于閥片老化以及經(jīng)受熱和沖擊破壞會(huì)引起故障，必須對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的預(yù)試，而相鄰的電器主設(shè)備往往不能及時(shí)停運(yùn)，因而必須采用帶電測(cè)量的方法對(duì)氧化鋅避雷器進(jìn)行測(cè)量。在測(cè)量中，因不能停電，方法不當(dāng)、外界電磁干擾等因素往往對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生很大的影響，采用合理的試驗(yàn)方法，消除因相鄰設(shè)備帶電而帶來(lái)的電磁干擾顯得尤為重要。

引言

氧化鋅避雷器因其優(yōu)越的過(guò)電壓保護(hù)特性而逐步取代了老式的閥式避雷器，在電力系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。但氧化鋅避雷器閥片老化以及經(jīng)受熱和沖擊破壞會(huì)引起故障，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致爆炸，避雷器擊穿還會(huì)導(dǎo)致變電站母線短路，影響系統(tǒng)安全運(yùn)行。因此，必須對(duì)運(yùn)行中的氧化鋅避雷器進(jìn)行嚴(yán)格有效的檢測(cè)和定期預(yù)防性試驗(yàn)，開(kāi)展氧化鋅避雷器在線監(jiān)測(cè)。由于氧化鋅避雷器預(yù)試(特別是主變?nèi)齻?cè)避雷器)必須停運(yùn)主設(shè)備，會(huì)影響設(shè)備的運(yùn)行可靠性，而且有時(shí)受運(yùn)行方式的限制無(wú)法停運(yùn)主設(shè)備，導(dǎo)致避雷器不能按時(shí)預(yù)試。因此，氧化鋅避雷器的帶電測(cè)試與在線監(jiān)測(cè)顯得尤為重要。

一、氧化鋅避雷器的工作原理

氧化鋅ZnO避雷器是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的一種新型避雷器，它主要由氧化鋅壓敏電阻構(gòu)成。每一塊壓敏電阻從制成時(shí)就有它的一定開(kāi)關(guān)電壓(叫壓敏電阻)，在正常的工作電壓下(即小于壓敏電壓)壓敏電阻值很大，相當(dāng)于絕緣狀態(tài)，但在沖擊電壓作用下(大于壓敏電壓)，壓敏電阻呈低值被擊穿，相當(dāng)于短路狀態(tài)。然而壓敏電阻被擊狀態(tài)，是可以恢復(fù)的;當(dāng)高于壓敏電壓的電壓撤銷(xiāo)后，它又恢復(fù)了高阻狀態(tài)。因此，在電力線上如安裝氧化鋅避雷器后，當(dāng)雷擊時(shí)，雷電波的高電壓使壓敏電阻擊穿，雷電流通過(guò)壓敏電阻流入大地，使電源線上的電壓控制在安全范圍內(nèi)，從而保護(hù)了電器設(shè)備的安全。

二、氧化鋅避雷器帶電測(cè)試的理論依據(jù)

1.氧化鋅避雷器帶電測(cè)試的重要性

氧化鋅避雷器在運(yùn)行中由于其閥片老化、受潮等原因，容易引起故障，這將導(dǎo)致主設(shè)備得不到保護(hù)，嚴(yán)重時(shí)可能發(fā)生爆炸，影響系統(tǒng)的安全運(yùn)行。而氧化鋅避雷器預(yù)試必須停運(yùn)主設(shè)備，會(huì)影響設(shè)備的運(yùn)行可靠性，而且有時(shí)受運(yùn)行方式的限制無(wú)法停運(yùn)主設(shè)備，導(dǎo)致避雷器不能按時(shí)預(yù)試。因此，氧化鋅避雷器的帶電測(cè)試與在線監(jiān)測(cè)顯得尤為重要。

2.氧化鋅避雷器帶電測(cè)試的目的

利用氧化鋅避雷器的帶電測(cè)量，測(cè)得避雷器阻性電流與總泄露電流的比值，即氧化鋅避雷器的阻性電流分量，來(lái)判斷避雷器的受潮及老化狀況。因氧化鋅避雷器在閥片老化以及經(jīng)受熱和沖擊破壞以及內(nèi)部受潮時(shí)，氧化鋅避雷器的有功損耗加劇，也即避雷器泄露電流中的阻性電流分量會(huì)明顯增大，從而在氧化鋅避雷器內(nèi)部產(chǎn)生熱量，使得氧化鋅避雷器閥片進(jìn)一步老化，產(chǎn)生惡性循環(huán)，破壞氧化鋅避雷器內(nèi)部穩(wěn)定性。通過(guò)氧化性避雷器帶電測(cè)量有功分量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題的氧化鋅避雷器，將設(shè)備故障杜絕在萌芽狀態(tài)。

3.影響氧化鋅避雷器帶電測(cè)試因素

影響氧化鋅避雷器帶電測(cè)試的因素很多，主要有間隔內(nèi)相間干擾、測(cè)試方法、表面污穢等因素。而表面污穢可以在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)對(duì)氧化鋅避雷器的表面清潔處理得到解決，這里主要排除間隔內(nèi)相間干擾、測(cè)試方法對(duì)測(cè)量帶來(lái)的影響。

三、氧化鋅避雷器帶電測(cè)試

1.測(cè)試方法的選擇

氧化鋅避雷器在線檢測(cè)試驗(yàn)中，采用了ZD1試驗(yàn)儀器，該儀器具備三種功能，分別是：二次電壓參考法、感應(yīng)法和諧波分析法，其中諧波分析法在實(shí)際試驗(yàn)中極少使用。感應(yīng)板法因操作安全，方便，快速，經(jīng)常被采用，但是這種測(cè)試方法受電場(chǎng)干擾影響大，且感應(yīng)板所取信號(hào)受感應(yīng)板位置的影響也很大，所以試驗(yàn)數(shù)據(jù)波動(dòng)性大。二次電壓法需要從與避雷器相應(yīng)的PT二次取參考電壓，這一試驗(yàn)方法需要其他班組成員的配合，用該試驗(yàn)方法獲得的數(shù)據(jù)很穩(wěn)定，且于避雷器停運(yùn)時(shí)的數(shù)據(jù)有可比性，所以，應(yīng)該成為氧化鋅避雷器在線檢測(cè)的最主要方法。

以下為感應(yīng)板法和二次電壓法進(jìn)行比較的數(shù)據(jù)(注：比較數(shù)據(jù)為投運(yùn)前對(duì)避雷器工頻參考電壓下測(cè)量的數(shù)據(jù))：

通過(guò)上表的比較可以發(fā)現(xiàn)，二次電壓法測(cè)得的數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確,而感應(yīng)板法的數(shù)據(jù)偏大,且A、C兩相的誤差比較大。

2.氧化鋅避雷器帶電測(cè)試的角度校正

一般三相氧化鋅避雷器排列呈一字型，運(yùn)行中的三相氧化鋅避雷器，通過(guò)雜散電容相互作用，使兩邊相避雷器底部總泄漏電流發(fā)生相位變化，由于間隔內(nèi)相間干擾使被測(cè)相氧化鋅避雷器的泄漏電流發(fā)生變化，會(huì)引起被測(cè)相氧化鋅避雷器電壓基波與總電流基波φU-Ix 發(fā)生變化,氧化鋅避雷器在持續(xù)運(yùn)行電壓下正常運(yùn)行,因?yàn)镮R/ IX小于等于25%,故φU-Ix 為80°～85°，φU-Ix如果偏離，則所測(cè)參數(shù)便偏離真實(shí)值，給測(cè)量帶來(lái)誤差。A,B,C(邊，中，邊)三相氧化鋅避雷器一字形排列，運(yùn)行時(shí)的電流和電壓向量(見(jiàn)圖1)，A,C兩相相對(duì)B相的作用是對(duì)稱(chēng)的，相互抵消。因此，在測(cè)量B相氧化鋅避雷器時(shí)，電流探頭從B相氧化鋅避雷器泄漏電流監(jiān)測(cè)儀取總電流 IX信號(hào)，電壓探頭與B相PT二次繞組聯(lián)接，即可進(jìn)行測(cè)量。

測(cè)量A相氧化鋅避雷器時(shí),由于B相氧化鋅避雷器對(duì)A相氧化鋅避雷器的作用，可以考慮測(cè)試前輸入一個(gè)校正角度φ0，使測(cè)試時(shí)的φU-Ix 接近真實(shí)值。首先電壓取A相PT二次信號(hào)，電流取C相 氧化鋅避雷器電流信號(hào)，測(cè)φU-Ix記為φC ,然后電流取A相氧化鋅避雷器電流信號(hào)，測(cè)出φU-Ix記為φA ,此時(shí)一切