避雷器带电测试（通用7篇）
避雷器带电测试 篇1
摘要：避雷器是用来保护电力系统中各种电气设备免受过电压损坏的电器产品, 雷雨季节前后要对避雷器进行带电测试, 防止爆炸事故的发生, 减少对电力系统安全运行带来的威胁。为了提高避雷器检测的准确率, 应该采取有效的措施。文章通过对避雷器带电测试准确度问题加以分析和讨论, 提出了合理的建议, 供兄弟单位借鉴。
关键词：避雷器,保护,过电压,带电测试,准确度
避雷器是用来保护电力系统中各种电气设备免受过电压损坏的电器产品, 目前我们常用的为氧化锌避雷器 (简称MOA) 。由于氧化锌电阻片具有非常优良的非线性伏安特性, 在正常的工作电压下, 仅有几百微安的电流通过。当过电压侵入时, 流过电阻片的电流迅速增大, 同时限制了过电压的幅值, 释放过电压的能量, 起到保护正常运行电力设备的作用。
雷雨季节前后要对避雷器进行带电测试, 防止爆炸事故的发生, 减少对电力系统安全运行带来的威胁。统计表明, MOA避雷器事故主要是受潮引起的, 而老化引起的极少, 带电测试避雷器在运行电压下的全电流、阻性电流可以在一定程度上反映避雷器的状况。全电流的变化可以反映其严重受潮, 内部元件接触不良, 阀片严重老化, 而阻性电流的变化对阀片初期老化的反映很灵敏。
通过对避雷器进行带电测试的反复试验 (以阻性电流为判断依据, 全电流为参考值进行调查研究) , 经测试值与实际值比较, 影响避雷器测试数据准确度的主要原因有如下几方面:
(1) 测试引起的误差; (2) 仪器、设备的问题; (3) 电场的干扰; (4) 温度、湿度的干扰。
上述几个方面的因素影响, 细化到具体工作原因有:春、秋查期间人员配备少, 劳动强度大, 人员责任心不够, 对检测工作原理掌握不好;设备地线没有良好接地, 接线老化损坏, 线夹接触不好;测试线无明显标记, 仪器对电池电量要求严格;补偿方法不当等等。
针对这些原因, 为了提高避雷器检测的准确率, 应该采取有效的措施。比如:配备合格的人员, 加强人员专业知识的培训;保存好线夹, 配置专用线箱, 延缓线夹老化;更换地线, 改变接地方法, 达到可靠接地;随时检测电池电量, 保证电池电量充足;要正确操作仪器, 线夹夹对, 减小测量误差;用自动补偿法、外补偿, 减少数据波动, 如下图:
通过以上措施的实施, 使得我们在对避雷器检测过程中大大减小了测量误差, 加快了测试速度, 提高了带电测试工作的效率, 及时发现避雷器内部已进水受潮, 密封橡皮圈老化失效等问题, 为我们更好地分析判断设备状况, 掌握设备信息奠定了基础, 同时为设备状态检修提供更科学的依据。
氧化锌避雷器带电测试干扰浅析 篇2
规程要求, 35 k V及以上避雷器, 在运行一年后每年雷雨季节前均需开展运行电压下交流泄露带电测试[1], 在现场工作开展中, 由于避雷器各相间干扰及站内带电设备的影响, 使得带电测试无法准确反映泄露电流的阻性分量, 从而不能真正反映避雷器的性能状态。
通过测量泄漏电流的阻性分量对避雷器阀片的初期老化、受潮反映比较灵敏, 当避雷器内部受潮时, 瓷套污秽, 其阻性电流和全电流明显增加;如避雷器承受雷电或其他暂态过电压, 瞬时发热大于散热, 容易引起阀片老化或热破坏, 由此而产生泄漏电流呈逐渐增加。
目前测量避雷器泄露电流的阻性分量方法有很多, 如:谐波法、补偿法[2]等, 由于避雷器各相间干扰及站内带电设备的影响, 造成这些方法不能准确测量出避雷器泄露电流的阻性分量, 在此主要从氧化锌避雷器带电测试相间干扰模型及现场测试数据对带电测试进行浅析。
2 氧化锌避雷器带电测试干扰模型
在对氧化锌避雷器带电测试分析时, 把避雷器等效为一个非线性电阻和电容的并联, 等效电路图如图1所示, 从而可以得出其电压电流向量图, 如图2所示, 通过图2可以看出相位角θ<90°。
为方便分析避雷器各相间干扰情况, 制定相间干扰模型及相位图, 如图3所示, 通过图3可以看出, 各相全电流Ix主要是由于电容耦合作用受到邻相容性电流Ic的干扰, B相由于同时受到A相和C相的干扰, 大小基本相等, 方向相反, 为方便分析, 故理论上认为B相干扰为零;以C相全电流受相间干扰情况为例, C相理论全电流在B相耦合电容作用下受到干扰, 如图3中所示, 根据平行四边形法则, 可以得出, C相实测全电流相位向B相方向偏移, 造成C相相位角θ2相对偏大, C相阻性电流变小, 同理可以分析A相全电流相位θ1相对偏小, A相阻性电流增加。
根据实际经验, 在现场工作开展中, 由于避雷器各相间干扰的影响下, A、C相电流相位都要向B相方向偏移, 一般偏移角度2°~4°左右, 导致A相阻性电流增加, C相阻性电流变小甚至出现负值, 即:A相相位角θ1相对偏小, C相相位角θ2相对偏大, 甚至大于90°。
在对某220 k V变电站氧化锌避雷器进行运行电压下交流泄露电流带电测试, 发现220 k V 1号主变220 k V侧避雷器、220 k V某线路侧避雷器C相阻性电流出现负值, C相相位角大于90°, 试验数据如表1、2所示。
通过对表1、2数据进行分析, C相阻性电流出现负值, C相相位角大于90°主要由于相间干扰造成, 即各相全电流主要是由于电容耦合作用受到邻相容性电流的干扰, 通过图3相间干扰模型及相位图可以发现C相阻性电流出现负值, C相相位角大于90°在相间干扰条件下可能出现。
3 结束语
要准确测量泄漏电流的阻性分量, 就必须准确测量泄漏电流幅值和其夹角, 由于各相间干扰及站内带电设备的影响, 造成泄漏电流的阻性分量及相位角发生复杂的变化, 加上干扰的不确定性, 造成测量泄漏电流的阻性分量的不准确性。仅仅通过当次避雷器带电试验的泄漏电流阻性分量来判断避雷器性能的好坏是不够科学的, 因为准确测量泄漏电流的阻性分量在干扰条件下无法实现, 通过对历次数据的纵向比较确定阻性电流的增量尤为重要, 测量值与初始值比较, 当阻性电流增加50%时应该分析原因, 加强监测、适当缩短检测周期, 并结合红外测温技术[3]进行诊断;当阻性电流增加1倍时应停电检查。
参考文献
[1]Q/CSG114002-2011.电力设备预防性试验规程[S].
[2]陈天翔, 王寅仲, 海世杰.电气试验 (第二版) [M].厦门:中国电力出版社, 2008:189-191.
避雷器带电测试 篇3
避雷器是保证电力系统安全运行的重要保护设备之一, 主要用于限制由线路传来的雷电过电压或操作引起的内部过电压, 而金属氧化物避雷器 (以下简称M O A) 由于具有优良的非线性和大通流容量等优点, 从而在电网中得到了广泛的使用。M O A试验的检测方法从单一的停电预试发展到现在的带电测试、在线检测等, 这使得M O A电气性能的检测有了更多的参考依据, 也使得M O A的检测变得更加方便、可靠。随着日益重视供电可靠性指标, M O A停电预试的机会很小, 而在线检测的费用较高, 使得大家将工作重点放在了带电测试方面。
在交流电压下, 避雷器的总泄漏电流包含阻性电流 (有功分量) 和容性电流 (无功分量) 。在正常运行情况下流过避雷器的主要为容性电流, 阻性电流只占很小一部分, 为5%～20%[1]。但当电阻片老化后, 避雷器受潮、内部绝缘部件受损以及表面严重污秽时, 容性电流变化不大, 阻性电流大大增加[2]。所以带电测试主要是检测泄漏电流及其阻性分量。
1 MOA带电测试原理分析
M O A的主体是电阻阀片, 以氧化锌为主要材料, 参以微量的其他金属氧化物等添加剂, 经成形和高温烧结制成。M O A的等效电路[3]如图1所示, 其中Rp反映氧化锌晶体的本体电阻, Cp反映晶界层固有电容。在工作电压作用下, 总泄漏电流ì, 可以分解为阻性电流ìR, 和容性电流ìC, 设工作电压ù与总泄漏电流ì, 的相位差为Φ, 则各电流之间的关系为
从M O A的等效电路和式 (1) 可以看出, 无论什么原因使M O A发生劣化, 将导致等效电容或电阻发生变化, 表现出来的外部可以检测的参数是总泄漏电流ì, 或阻性电流ìR和容性电流ìC, 三者之间的联系是相位差Φ。总泄漏电流ì是M O A的总电流, 可以用串接在避雷器下端的电流表测得, 而相位差Φ可以用相差的原理进行测量。
通常试验仪器的测量是用高灵敏度钳形电流互感器从M O A的接地引下线取其电流信号, 电压信号经电压隔离器从与相连的电压互感器二次侧取得, 或用感应板从避雷器底座附近取得, 电流、电压信号经过傅立叶变换可以得到被测M O A的全阻性电流、阻性电流基波值
2 带电测试方法的判断依据
G B11032-2000[4]《交流无间隙金属氧化物避雷器》规定, 新投运的110k V及以上的金属氧化物避雷器, 3个月测量1次运行电压下的交流泄漏电流, 3个月后, 每半年测量1次, 运行1年后, 每年雷雨季节前测量1次。在运行电压下, 全电流、阻性电流或功率损耗的测量值与初始值比较, 有明显变化时应加强监测, 当阻性电流增加1倍时, 应停电检查。
但阻性电流基波值受运行电压大小、天气、湿度等影响, 因此根据多年的现场使用经验和仪器使用说明, 考虑到δ=90°-Φ相当于介损角, 直接用Φ评价M O A也是十分简捷的:没有“相间干扰”时, Φ大多在81°～86°之间。按“阻性电流不能超过总电流的25%”要求, Φ不能小于75.5°, 可参考表1对M O A性能分段评价:
但是在实际使用中Φ<80°时应当引起注意。
3 现场测试数据结果
对某220kV变电站一组母线用避雷器进行带电测试, 结果如表2。
Ix:全电流
Ir:阻性电流
D:阻性电流占全电流百分比
φ:相角差
对以上数据分析:从表1可以看出I母A相避雷器的全电流大于其它两相避雷器的全电流, 而I母A相避雷器的阻性电流也大于其它两相避雷器的阻性电流, 同时I母A相避雷器的阻性电流占全电流百分比则达到24.12, 接近G B 11032-89规定的25%, 同时相角差为76.16°, 接近规定的75°, 以上数据的不合理表明I母A相避雷器可能存在故障, 带电测试之后我们又进行了停电试验予以对比, 其试验结果为I母A相避雷器上节直流1mA下的参考电压U 1mA与上次试验数据相比较小, 而75%U 1mA泄漏电流达87μA, 明显超出预防性试验规程规定的50μA, 我们判断为I母A相避雷器上节故障, 之后对I母A相避雷器进行解体检查, 发现I母A相避雷器上节有锈蚀痕迹, 原因是避雷器顶部防水盖板密封不严, 有水珠渗到防爆膜外表面凹形位置处, 造成避雷器内部严重受潮。
4 相间干扰下的MOA性能评价
现场测量时, 一字排列的避雷器, 中间B相通过杂散电容对A、C全电流产生影响:A相φ减小2°左右, 阻性电流增大;C相φ增大2°左右, 阻性电流减小甚至为负;B相基本不变, 这种现象称相间干扰。相间干扰时建议用本相PT二次电压测量本相M O A电流, 补偿角度均为0, 即测量时不考虑相间干扰。评价M O A性能时可考虑相间干扰。按相间干扰的对称性, 以B相Φ为准, A相Φ减小的数值基本等于C相Φ增加的数值, 由此可以估计相间干扰角度。例如A相Φ偏小2°, C相Φ偏大3°, 则相间干扰大致为2.5°, 评价M O A性能时, A相Φ+2.5°, B相Φ不变, C相Φ-2.5°。
5 结束语
目前电力系统中的过电压保护电器已普遍采用M O A, 但是运行中M O A的劣化, 将导致避雷器爆炸、中断供电。运行经验表明, 仅仅依靠预防性试验监督, 不但会造成健康设备被迫停电检修, 也不能保证避雷器在试验后的一年中不发生事故。提高电力系统安全可靠性的重要方法之一是对电气设备进行在线测试。对于M O A来说, 35k V及以上电压等级的均可采用现场在线测试, 测试方法简单方便, 试验数据稳定, 与其它试验结果和运行状态基本吻合。氧化锌避雷器在线测试结果能够反映M O A绝缘状况, 提高绝缘试验水平, 对绝缘监督进一步加强具有重要意义。
参考文献
[1]严璋.电气绝缘在线检测技术[M].北京:中国电力出版社.1995
[2]陈化钢.电力设备预防性试验方法及诊断技术[M].北京:中国科学技术出版社.2001
[3]刘明光.电气化铁道高电压绝缘与试验技术[M].成都:西南交通大学出版社.2001
避雷器带电测试 篇4
目前, MOA通常不再有串联间隙, 这样在运行条件下总有电流通过MOA的阀片, 从而加速了阀片劣化;而无串联间隙的避雷器如有故障, 问题反而比有串联间隙的阀式避雷器更为严重。因此, MOA的预防性试验倍受关注。一般认为大小仅占总泄露电流10%~20%的阻性电流的增加是引起MOA劣化的主要因素, 所以从总泄漏电流中准确提取其阻性电流, 是判断MOA运行状况的重要方法。MOA的特性变化一般比较缓慢, 对MOA的预防性试验主要是测试小电流特性的变化。
现场试验已多次发现, 当三个同类型的MOA组成三相成一字形排列时, 若用阻性电流检测仪进行试验, 读出这三相MOA的各自的阻性电流功率损耗数值往往相差很大, 且中相的数据居中, 并与单相加压时相近而两边的各相中有一相偏大, 另一相偏小。显然, 这样很难根据带电测试试验数据直接来判别MOA的优劣及绝缘老化情况, 达不到带电测试的目的。MOA不仅受到自身相电压的作用, 同时还通过相间杂散电容受到邻相电压的影响, 它们的距离和电压等级决定了这种影响的大小, 使MOA底部泄漏电流与单相运行相比发生相位及幅值的变化。由多次试验经验可知, 这些问题主要是由于相间电容耦合所致。
1 MOA一字形排列时的电流分布情况
MOA在小电流范围的等值电路及基波向量图如图1所示, 由非线性电阻R和电容C并联组成, 图中所示的IR、IC、I分别是在小电流范围的阻性电流、容性电流和全电流的基波分量。全电流I与容性电流IC之间的相位差为δ, 若IC不变, IR增大, 相位差δ也会随之发生相应的变化。一般来说, δ每增大0.9°, IR约增大10%, 说明δ角对测量阻性电流IR起着决定性的作用。因此, 如果能够准确测量出角和持续电流的幅值就可以得到准确的阻性电流值。但是在现场测量时, 若受到外界条件的干扰, 使MOA受到影响, 势必直接影响到对阻性电流IR的测量精度, 进而会对MOA的性能作出误判, 从而影响带电测试试验的准确性。
以下我们就以一字型排列的MOA组为例, 简单分析一下相间干扰对阻性电流分量和全电流分量的影响, 以及基本的公式表达形式。
2 解决方案
由于相间杂散电容的存在, 使得运行中的MOA沿高度方向各点电位与电源电压存在相移现象。对此, 我们可以利用移相补偿法和软件补偿法。实施移相补偿电路时, 先考虑采取硬件移相的方法, 如测试的精度要求为1%时, 进行软件移相来补偿相间耦合的影响完全可以满足要求。
但现场软件移相补偿不易实现, 通常用另外一种方法来消除杂散电容电流的影响, 即介质损耗修正算法, 具体测量时, 应采用MOA带电测试的试验方法, 并通过数学方法统计和数值处理, 分析A、B、C各自单独运行和三相同时运行的介损角δ的变化规律。另外, 采用趋势分析比较法, 分别找出A相和C相介损角δ的变化范围。在带电测试过程中, 为了减小A、C相阻性电流及全电流的测量误差, 通常采用先测出A、C相之间的相位角, 然后测出A相的相位及阻性电流和全电流, 此时得到的A相电流偏小, 与实际不符。表明测试结果明显受到相间耦合电容电流的干扰。在这种情况下, 通常利用公式:
计算出A相的校正角Φ0 A, 输入校正角后测试出无相间干扰时的真实值;C相校正角取Φ0C=-Φ0 A, 从而得到C相消除相间干扰情况下的试验数据。
从目前对相间干扰的研究表明, 要想完全消除相间干扰的影响是很难实现的, 对于安装后的避雷器, 相间干扰基本不变, 将测量数据与历史数据在相同的校正角下进行比较, 可以发现实验数据变化极小;同时将A、B、C相数据进行横向比较, 就能较客观地反映MOA避雷器工作情况, 及时发现MOA在运行电压下的早期老化问题。
3 结论
MOA带电测试时的影响因素很多, 其中相间干扰是带电测试中影响阻性电流的主要因素。本文重点分析了在不存在多次谐波的情况下邻相干扰产生的影响, 推导了一个基本的公式, 并相应的提出了一些消除相间干扰的方案。
无论是周围带电设备的干扰, 还是相间干扰, 对试验结果分析的不会产生太大影响, 因此当试验结果中阻性电流增大, 且超过容性电流的30%时, 就应该引起重视。从总体上看, 周围电气设备对MOA阻性电流耦合干扰的影响只是在小范围内变化, 给分析问题带来的影响不大。目前, 由于尚未找到影响阻性电流带电测试的其他重要原因及其影响方式。所以, 要想真正消除对阻性电流的干扰, 还具有相当大的难度。具体如何来解决干扰源的问题, 还有待进一步的研究探讨。
摘要：金属氧化物避雷器 (MOA) 阻性电流分量带电测试对于及时发现MOA的早期老化有着相当重要的意义, 但是在确切求出阻性电流方面还存在一定的困难。本文推导出了三个同类型的MOA组成三相成一字形排列的避雷器组时, 在不考虑多次谐波的情况下, 阻性电流的基本公式, 并且就如何消除相间干扰的提出了一些简易的处理方案。
关键词：金属氧化物避雷器,带电测试,阻性电流,相间干扰
参考文献
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[3]周文华, 晓芳, 青龙.氧化锌避雷器阻性电流在线测试中的误差分析[J].江苏电机工程, 2009, 28 (2) .
[4]吕景顺, 胡拓, 雒晓燕.氧化锌避雷器阻性电流测试相间干扰问题研究[J].
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[7]李建明, 朱康.高压电气设备试验方法[M].中国电力出版社, 2005, 5.
浅谈氧化锌避雷器的带电检测 篇5
关键词：避雷器,带电检测,安全运行
引言
在电力系统中,避雷器是一种常见的保护装置,用于限制过电压。避雷器有规定的动作电压,当避雷器上施加的电压达到该值时,避雷器就会动作。避雷器通过释放能量,保护设备绝缘水平,把电网电压限制在该值以下。而金属氧化锌避雷器因其优越的过电压保护特性在电力系统广泛被使用,所以金属氧化锌避雷器对电网安全稳定运行起着至关重要的作用,对运行中的避雷器必须进行严格有效的检测和定期例行预防性试验。但是,由于运行条件所限,主变停电时间可能未必如期。因此,对避雷器无法进行例行试验。此时,避雷器的带电测试就尤其重要了。
1 避雷器测试现状
目前带电检测是对避雷器状态监测的有效手段之一,避雷器的带电检测目前普遍采用的方法是测量避雷器的全电流和阻性电流,避雷器的严重受潮、阀片严重老化、内部元件接触不良这些情况可以通过全电流的变化得到体现,而最能够直接反映阀片老化情况的是避雷器的阻性电流,二者结合可清晰准确地反映出避雷器的运行状况,为状态检修工作提供最直观可靠的数据。
2 避雷器的带电检测
避雷器带电检测是利用阻性电流测量仪测量避雷器在带电运行时的全电流Ix,此时如果把避雷器端电压U作为基准向量,将Ix中阻性分量IR与容性分量Ic分离,从而对IX与U进行相位比较,通过分析阻性分量IR的变化情况来判断避雷器的运行状况。
2.1 人员准备
避雷器带电检测一般3人:工作负责人1名、试验人员2名,试验人员应熟悉高压试验的相关要求和避雷器相关原理。
2.2 资料准备
准备与避雷器带电检测相关的原始报告(交接报告)和上次试验报告、相关的设备说明书和试验规程、工序质量控制卡、危险因素控制措施卡。
2.3 试验仪器及工器具准备
选择合适的试验仪器、温(湿)度计、试验电源箱、安全帽等,并查阅测试仪器、工器具、安全帽的检定证书有效期。试验仪器及工器具准备清单见表1。
2.4 危险点辨识分析和措施
现场工作中要加强危险点辨识和分析,危险点及采取措施见表2,试验前工作负责人要对每项工作可能存在的安全隐患进行全面、细致、深入的分析,并传达给每位试验人员,提高试验人员安全风险意识和风险辨识、防范能力。
2.5 检测项目、周期及要求
具备带电检测条件时,宜在每年雷雨季节前后进行测量,具体事项见表3。
2.6 测试原理及特点
1)通过测量电压、电流,对其进行傅立叶级数的变换,分别计算出电压、电流的容性分量和阻性分量(基波、谐波)。
2)因为采取的高精度同步采集的方式,所以采集到的是原始电流、电压信号,有效避免了高频干扰谐波,确保测试结果的稳定、可靠。
3)由于该仪器采用嵌入式控制系统,运算速度快,运算方法多,测试透明度强。
4)软件具有数据和设备管理各项功能,操作简单。
5)采用了内部便携式电源,现场测试方便。
2.7 试验仪器
试验仪器在接入充电器不打开电源开关仪器的情况下就可以进入充电状态。4小时即可将电池充满。电池充满后会自动跳闸断电。因此,不用担心电池持续饱和充电的问题。但是长时间不用,电池存在漏电的现象。所以使用仪器前都做好准备工作,提前充好电。试验仪器面板如图1所示。
2.8 接线方法
2.8.1 在线检测
1)测量电流接线如图2所示,避雷器在线监测仪下端接地,电流信号从避雷器在线监测仪上端引线接入仪器面板。
2)测量电压,作为参考电压信号,从电压互感器的计量端子获取电压信号并接入仪器电压信号通道。
2.8.2 离线测试
测试接线如图3所示。试验变压器的仪表绕组应当接到“变压器仪表端”。变压器仪表端的电压信号接入仪器参考电压信号通道,作为参考电压信号。
2.9 测试说明
2.9.1 有电压、无电压方式说明
在“有电压方式”的测试模式下,在电压信号接入仪器面板的同时,在仪器软件中输入变比。如测试500 kV系统,那么输入变比为5 000 (500kv/100V),110kV时输入1 100。在采用试验变压器加压时,需要输入试验变压器的变比。如试验变压器的高压为200kV,仪表绕组电压为100V,那么变比输入就为200。该仪器提供常用变比列表,试验时通过下拉菜单进行选择。
在“无电压方式”的测试模式下,不需要引入电压信号,直接输入系统电压或外施电压。“无电压方式”测试,仪器同样提供常用电压等级列表,试验时选择下拉菜单即可。采用“无电压方式”测试时,通常假定电压滞后电流的相位角为83°,根据相位角关系,得到电压、电流波形。因为每次测试都是同一假设条件下进行,所以具有很强的可比性,极大地提高了测试效率。
当出现异常结果时,遵循少数服从多数的原则进行初步判定,如果以B相为基准时,当出现A、C两相数据都异常时,就初步判断基准错误;当出现A、C某一相数据不正常时,那就是出现数据异常的相存在问题,初步判定后接入电压信号进行精确判断。
2.9.2 试验数据异常的自我诊断
理论分析阻性电流的大小是由相位角的大小决定的。A、B、C三相的相位角一般为79°、83°、87°左右。结合现场经验和统计分析,三相的阻性电流一般Ia最大,Ic最小,Ib居中。
1)相位角呈无规律分布且相差较大,但是测试全电流正常。此时极有可能是三相电压、电流引入错乱造成的结果。
2)在测试全电流很小的前提下,相位角呈无规律分布且相差较大,此时往往是由于接入点锈蚀造成的接触不良。
3)相位角出现-277°、-273°、-281°时不属于异常情况,因为360°-277°=8°,二者一致。
综上所述,当遇到测试结果异常时,首先要检查接线,检查接线是否正确、接线是否牢靠。排除了试验接线的问题,再检查三相电压、三相电流是否接入对应的通道。
2.1 0 试验注意事项
1)仪器的接地一定要良好、可靠,才能起到保护人身和设备的安全的作用。
2)试验时严禁PT二次短路。
3)做好测量前的准备工作,确保正确选择输入方式
4)带电试验时,注意参考电压的选取,一般取与被测避雷器同相的PT二次侧电压作为参考电压。当由于接线错误造成短路时,与测试仪配套的三根电压信号线上保险管会起到保护PT二次短路的功能。所以,当试验电压不正确时,如果输入变比正确,那么问题可能出现在保险管上。保险管可能出现击穿、烧毁。
2.11试验结果分析
1)仪器打开后,界面显示通道获取的电压、电流的原始波形。如果仪器接线不良,显示屏上会出现凌乱的杂波。仪器的这个特点还便于利用此方法检查接线是否可靠,接线是否良好。因此,针对试验现场试验引线接触不良的问题,首先利用仪器排查此类问题,以免影响试验结果。此外,电压波形一般要滞后电流波形90度以内,否则,可能是电压线接反了,带电测试接电压信号时,一定要引入电压信号的中性点,取的是相电压信号。
2)在波形显示区,可以看到体现相位关系的电压曲线和全电流曲线,以及可以反映阀片性能的关键数据阻性电流曲线。因此,界面曲线是定性的,可以判断范围,并非定量的,没有标尺。
3)仅仅看氧化锌避雷器测试结果的绝对值是否合格,对于分析设备状态意义有限。还需要跟踪近几年设备中该值的变化方向,利用曲线图观察和分析近儿年避雷器性能上到底出现了怎样的问题。
4)计算氧化锌避雷器的测试阻性电流值和全电流的比值。如果比值在0.1～0.2之间,初步认为氧化锌避雷器运行状态正常。
5)计算氧化锌避雷器的测试阻性电流值和全电流的比值。如果比值在0.25～0.4之间,要增加试验次数,跟踪变化方向。另外,需要分析试验数据结果。
6)计算氧化锌避雷器测试的阻性电流值和全电流的比值,如果比值大于1.4以上,状态检修决策应当使其退出运行,分析故障原因。
7)计算氧化锌避雷器测试的阻性电流和全电流的比值,如果比值显著变大,且基波的增长变化明显,谐波的增长变化不大,那么氧化锌避雷器污秽严重的可能性大,也可能是其内部受潮。
8)计算氧化锌避雷器测试的阻性电流和全电流的比值。如果比值明显增长,且谐波的增长变化较大,基波的增长变化不大,那么氧化锌避雷器老化的可能性大。
3 结语
避雷器带电测试 篇6
1 避雷器概述
金属氧化物避雷器是20世纪70年代发展起来的一种新型避雷器, 它主要由氧化锌非线性电阻片 (以下称阀片) 构成。氧化锌阀片制成的避雷器保护性能好, 由于氧化锌阀片具有很好的非线性特性, 所以在正常运行电压下呈现很高的阻值, 正常工作时流过它的电流只是微安级, 当施加在它上面的电压超过参考电压时, 其伏安特性渐呈平坦曲线, 通过它的电流增加很快, 从而可有效抑制过电压, 保护其它电气设备的安全运行;通流能力大, 氧化锌阀片的密度高, 比热大, 通流能力大约是碳化硅阀片的4倍, 在需要大通流能力的场合其优越性更加明显;结构简单, 可靠性高, 由于可取消传统碳化硅避雷器的串联间隙, 提高了可靠性, 动作稳定性好。因为金属氧化物避雷器具有上述优点, 因而在国内外电力系统的各电压等级电网中得到广泛应用。
2 目前金属氧化物避雷器存在的问题
虽然金属氧化物避雷器与传统阀式避雷器相比具有很多优点, 各项性能也有了很大改善, 但在投入电力系统运行后, 也出现一些问题, 主要有: (1) 由于取消了串联间隙, 在电网电压作用下, 一定有泄漏电流流过氧化锌阀片, 使阀片发热, 导致氧化锌阀片老化, 质量差的避雷器有可能出现热击穿。 (2) 受到雷电过电压的作用, 在过电压能量的作用下发生老化。 (3) 制作工艺差、密封性不好等造成内部受潮, 引起氧化锌避雷器爆炸。由于金属氧化物避雷器一旦发生故障, 避雷器本身将造成损坏甚至爆炸, 同时电力线路和电气设备将跳闸断电及失去过电压保护, 影响电力系统的安全运行。因此, 金属氧化物避雷器发生故障时, 应及时隔离故障。
对户外配电线路上的避雷器安装于杆塔铁件之上, 其一端与系统供电线路连接, 另一端与接地装置连接, 且大部分在10 m多高的杆塔上, 肉眼很难判断是否出现故障, 特别是复合外套金属氧化物避雷器损坏。爆炸时, 地面上没用破碎的避雷器零件, 故障查找过程中需线路停电, 由工作人员逐个上杆排查, 需很长时间才能查出故障点, 查出故障点处理故障时需做好安全措施、执行停送电汇报制度等, 需多人配合施工才能完成, 用户停电时间长。
在运行规程中规定, 为保证运行中避雷器性能良好, 金属氧化物避雷器在交接时, 运行满3年的且怀疑有缺陷时须做绝缘电阻测试, 直流1 m A电压 (U1m A) 及0.75U1m A下泄漏电流的测量等试验项目。对线路上的避雷器进行试验时, 须对线路进行停电, 将固定在支架上的避雷器拆到地面上进行试验。试验合格后再装回线路。需大量的停电时间和人力物力, 同样存在费时费力、线路供电可靠性不高的缺点。所以电力系统急切需要一种能实现自动隔离故障, 不停电检修、更换与试验维护的避雷器。
3 可带电更换防爆自动脱落式避雷器的开发
3.1 可带电更换避雷器的设计
将金属氧化物避雷器的先进理念和跌落式熔断器的原理相结合, 利用国内电网中普遍使用的10 k V跌落式熔断器正好具备不停电更换、检测及维修载熔件的功能, 将目前使用的复合外套金属氧化物避雷器改装后安装在跌落式熔断器的跌落机构上, 并将机构作适当的改造, 就能达到在10 k V线路不停电的情况下, 借助绝缘拉闸操作杆方便地将避雷器从杆塔上摘除并放到地面上, 也可很容易的将新的避雷器通过绝缘拉闸操作杆安装到跌落支架上, 很方便地对避雷器进行检测、试验、维修与更换。
安装于电力线路中的金属氧化物避雷器须满足相应的国家和行业标准, 为此采用FXE型户外交流高压跌落式熔断器的机构。该产品的整体结构设计严谨合理、用料考究、装配工艺严格, 各部件之间配合稳定可靠、动作灵活。不但保证了产品运行的可靠性, 也保证了操作人员可方便轻松地作业。为保证通过雷电冲击电流和冲击大电流, 采用结实牢固的铜铸件做触头, 不锈钢优质弹簧加载, 将触头的接触电阻降至最低。采用高强度的铜耳轴, 在合闸时避免了金属氧化物避雷器左右晃动, 确保金属氧化物避雷器精确到位。
3.2 自动隔离故障
目前普遍使用脱离器来实现避雷器在出现故障或损坏时自动隔离故障的功能。脱离器是避雷器的一种附加装置, 通常与避雷器串联使用。当避雷器正常运行时, 承受各种机械力、电动力;通过瞬态电流, 泄放过电压能量时, 脱离器不会动作。当避雷器有故障或损坏时, 脱离器利用避雷器破坏时工频故障电流的热能量而迅速动作, 将与避雷器连接的高压线和接地线断开, 使避雷器退出运行。并有明显的断开标识, 便于迅速发现故障点。
脱离器按动作原理分热熔式和热爆式, 其中热熔式是以避雷器故障电流引起本体或附加加热元件的温升热传导给脱离器动作, 大多为一体式, 由于设计、工艺等原因, 拒动、误动时有发生。热爆式脱离器结构原理是:放电间隙上并联一个电容器, 热爆管被放置在放电间隙的下电极内。当避雷器正常工作时, 雷电及操作冲击电流在电容器上的压降尚不足以使放电间隙击穿放电, 脱离器不动作;而当避雷器故障损坏时, 工频故障电流在电容器上的压降则使放电间隙击穿放电且电弧持续加热热爆管, 当热爆管升温至约400℃时脱离器动作。新型热爆式脱离器采用导电硅橡胶制成的电阻器并联于放电间隙上, 既是避雷器的泄漏电流通道, 又是脱离器小工频故障电流下动作的发热源, 从而使脱离器结构原理更合理, 运行更可靠, 与我国电网的特点相适用及与金属氧化物避雷器的故障损坏机理相匹配。
脱离器与避雷器串联使用, 其技术性能应满足: (1) 正常使用条件应与串联使用的避雷器相同; (2) 应具有与避雷器相同的耐受特性; (3) 应具有良好的动作安秒特性, 适用我国电网的特点及与金属氧化物避雷器的故障损坏机理相匹配; (4) 应有适当的机械强度。
3.3 可带电更换防爆自动脱落式避雷器的实现
可带电更换防爆自动脱落式氧化锌避雷器采用了FXE型户外交流高压跌落式熔断器的机构, 脱离器采用新型热爆式脱离器。该产品安装在电力线路中, 上接线端子接高压线, 下接线端子与地线相连接, 当避雷器出现故障或损坏时脱离器动作使活动关节释放, 避雷器元件像跌落式熔断器一样自动翻落, 实现自动隔离故障。检修人员通过手持绝缘拉闸操作杆方便地从支架上取下或安装上避雷器。可带电更换防爆自动脱落式避雷器能带电安装、更换, 还实现了免维护, 一方面大大减少了停电时间, 提高了供电可靠性, 保证了系统持续供电;另一方面大大降低了电力运行维护人员的工作强度和减少了工作时间。
4 可带电更换防爆自动脱落式避雷器的应用
可带电更换防爆自动脱落式避雷器广泛应用于额定电压10 k V, 额定频率50 Hz的输配电线路, 可应用于供电可靠性要求较高的场所, 特别适合于架空电力主干线、邮电通信。
从2011年3月起在涌金线、粱家线、三都线加装了可带电更换防爆自动脱落式避雷器, 经过2011年至2013年的实际运行, 大大缩短了故障排查、清除故障和运行维护时间, 且做到不停电。
避雷器带电测试 篇7
1 异常发生和带电检查处理经过
某日,某变电站内运行中的某110 k V线路避雷器(YH10W-100/248W)的在线监测仪(JCQ3A-100/800)C相指示为0 m A,而其它两相分别是0.50、0.51 m A,C相属异常现象,应检查处理。
1.1 在线监测仪的带电检查
MOA由避雷器本体、绝缘底座及其在线监测仪组成,根据运行经验,氧化锌避雷器在线监测仪指示不正确主要是在线监测仪卡针或损坏引起,现场人员戴上绝缘手套,用手轻轻拍打在线监测仪外壳,但监测仪仍然指示为0 m A。由于该避雷器在运行中,其基座对地仍有较高的电压,人体与基座直接接触会受到伤害,现场人员采用带电方法:用一根截面不少于75 mm2的接地线,把该相避雷器基座与地短接后,工作人员戴上绝缘手套,穿上绝缘靴,与110 k V带电部位保持不少于1.0 m的安全距离,带电拆下在线监测仪,并换上新的试验合格的在线监测仪,但换好的监测仪还是指示为0 m A,这说明故障点并不是在监测仪上。
1.2 避雷器本体的带电测试
于是检修人员在不同时间对三相MOA进行了两次带电测试,数据见表1。从带电测试的结果来看,尽管第二次所测的全电流Ix和阻性电流Ir比第一次所测的数据均有增长,这是由于线路电压偏高所致。但C相的数据与A、B相比起来相差无几,可见C相的避雷器本体没有出现问题。
1.3 避雷器绝缘底座的带电检查
该避雷器绝缘底座由4对上下两层空心小瓷柱组成,靠4个穿心长螺栓穿过空心小瓷柱固定在构架平板上,构架再与接地网相连。同时,为了减少阻性电流受避雷器表面泄漏电流的影响,在避雷器绝缘子底部加装了屏蔽环,通过穿芯长螺杆与构架连接,而接入地网。空心小瓷柱夹层的避雷器基座板处装有绝缘内衬套,保证穿芯长螺栓不会与避雷器基座板触碰到,这样就起到了避雷器基座板与构架间的绝缘,如图1所示。
现场人员对避雷器绝缘底座外观进行检查:空心小瓷柱都完好无破损,表面清洁无污秽。接着,采用带电方法对空心小瓷柱内部逐个进行检查:把避雷器基座与地网用接地线直接短接后,工作人员戴上绝缘手套,穿上绝缘靴,与110 k V带电部位保持不少于1.0 m的安全距离,带电拆下一对空心小瓷柱对它进行检查:其橡胶垫片完好有弹性,小瓷柱内部没有积水受潮,绝缘内衬套清洁完好,测量它们的绝缘都是合格的。同时,把短接的接地线取下时,这相避雷器的在线监测仪的指示仍为0 m A,说明故障点并不在拆下来的这对空心小瓷柱上。于是把拆下的这对空心小瓷柱装复到它原来的位置上,继续对另外三对空心小瓷柱按以上拆卸、装复和检查的方法步骤进行查找故障点,当拆下接有屏蔽环引线的空心小瓷柱并取下短接的接地线时,在线监测仪的指示恢复到正常值,为0.50 m A,说明故障点发生在拆下的这对空心小瓷柱上,但检查小瓷柱内部、绝缘内衬套都正常且绝缘合格,判断为该小瓷柱所连的屏蔽环及其引线引起的这个故障及异常现象。
1.4 故障的带电处理及原因分析
现场人员恢复好短接的接地线后,仍按照上述带电检查的安全防护要求,解开屏蔽环,发现屏蔽环所围的避雷器底部绝缘层上有一小处外层绝缘破皮并可见到其内层的金属部分,另外屏蔽环与金属基座间的绝缘表层涂有一些铝粉漆且沾有了污秽,这是施工人员在构架防腐喷漆时,喷涂工艺不佳引起的,这样,就造成了屏蔽环与避雷器底座金属部位间的绝缘大大降低甚至为零。而屏蔽环是通过穿过小瓷柱的长螺栓接入地网,于是避雷器的内部泄漏电流就会通过基座、屏蔽环及长螺栓流入地网,在线监测仪的指示也就为0 m A。现场人员用酒精把屏蔽环与避雷器底座金属部位间的绝缘表层清洗干净,并用PRTV绝缘涂料修补好上述破损的绝缘外层,最后装复好屏蔽环及空心小瓷柱,取下短接的接地线,恢复到检查处理前的设备状态,避雷器在线监测仪的指示恢复到正常值,为0.50 m A。
2 防范措施
从这起氧化锌避雷器在线监测仪无指示故障的带电查处过程中,不难找到一些防范措施来保证在线监测仪能够及时准确监测避雷器的泄漏电流及其运行状况,提高设备运行的安全可靠性,防范措施具体如下:(1)屏蔽环安装前,应检查确认屏蔽环所围的绝缘外层无破皮无损伤,屏蔽环安装应紧固不松脱,并与避雷器基座间应有不小于50 mm距离的绝缘外层。避雷器绝缘底座的空心小瓷柱应安装正确,安装后作淋水试验,保证小瓷柱内不积水不受潮。(2)检修过程中,应加强对避雷器基座上方屏蔽环所围的绝缘外层的积污检查与清洁。加强对避雷器绝缘底座的绝缘测量,并与交接试验时的绝缘电阻值相比较,查找有差异的原因。