氧化性避雷器在運(yùn)行中,由于閥片老化以及經(jīng)受熱和沖擊破壞會引起故障,必須對其進(jìn)行及時的預(yù)試,而相鄰的電器主設(shè)備往往不能及時停運(yùn),因而必須采用帶電測量的方法對氧化鋅避雷器進(jìn)行測量。在測量中,因不能停電,方法不當(dāng)、外界電磁干擾等因素往往對試驗(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)受熱和沖擊破壞會引起故障,嚴(yán)重時可能會導(dǎo)致爆炸,避雷器擊穿還會導(dǎo)致變電站母線短路,影響系統(tǒng)安全運(yùn)行。因此,必須對運(yùn)行中的氧化鋅避雷器進(jìn)行嚴(yán)格有效的檢測和定期預(yù)防性試驗(yàn),開展氧化鋅避雷器在線監(jiān)測。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,會影響設(shè)備的運(yùn)行可靠性,而且有時受運(yùn)行方式的限制無法停運(yùn)主設(shè)備,導(dǎo)致避雷器不能按時預(yù)試。因此,氧化鋅避雷器的帶電測試與在線監(jiān)測顯得尤為重要。
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就有它的一定開關(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,雷電波的高電壓使壓敏電阻擊穿,雷電流通過壓敏電阻流入大地,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試的理論依據(jù)
1.氧化鋅避雷器帶電測試的重要性
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,會影響設(shè)備的運(yùn)行可靠性,而且有時受運(yùn)行方式的限制無法停運(yùn)主設(shè)備,導(dǎo)致避雷器不能按時預(yù)試。因此,氧化鋅避雷器的帶電測試與在線監(jiān)測顯得尤為重要。
2.氧化鋅避雷器帶電測試的目的
利用氧化鋅避雷器的帶電測量,測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,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。通過氧化性避雷器帶電測量有功分量,及時發(fā)現(xiàn)有問題的氧化鋅避雷器,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試因素
影響氧化鋅避雷器帶電測試的因素很多,主要有間隔內(nèi)相間干擾、測試方法、表面污穢等因素。而表面污穢可以在現(xiàn)場通過對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、測試方法對測量帶來的影響。
三、氧化鋅避雷器帶電測試
1.測試方法的選擇
氧化鋅避雷器在線檢測試驗(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,但是這種測試方法受電場干擾影響大,且感應(yīng)板所取信號受感應(yīng)板位置的影響也很大,所以試驗(yàn)數(shù)據(jù)波動性大。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)前對避雷器工頻參考電壓下測量的數(shù)據(jù)):
通過上表的比較可以發(fā)現(xiàn),二次電壓法測得的數(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)相間干擾使被測相氧化鋅避雷器的泄漏電流發(fā)生變化,會引起被測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,則所測參數(shù)便偏離真實(shí)值,給測量帶來誤差。A,B,C(邊,中,邊)三相氧化鋅避雷器一字形排列,運(yùn)行時的電流和電壓向量(見圖1),A,C兩相相對B相的作用是對稱的,相互抵消。因此,在測量B相氧化鋅避雷器時,電流探頭從B相氧化鋅避雷器泄漏電流監(jiān)測儀取總電流 IX信號,電壓探頭與B相PT二次繞組聯(lián)接,即可進(jìn)行測量。
測量A相氧化鋅避雷器時,由于B相氧化鋅避雷器對A相氧化鋅避雷器的作用,可以考慮測試前輸入一個校正角度φ0,使測試時的φU-Ix 接近真實(shí)值。首先電壓取A相PT二次信號,電流取C相 氧化鋅避雷器電流信號,測φU-Ix記為φC ,然后電流取A相氧化鋅避雷器電流信號,測出φU-Ix記為φA ,此時一切