關(guān)于氧化鋅避雷器帶電測量的探討

引言
氧化鋅避雷器因其*的過(guò)電壓保護特性而逐步取代了老式的閥式避雷器，在電力系統中得到廣泛應用。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，嚴重時(shí)可能會(huì )導致爆炸，避雷器擊穿還會(huì )導致變電站母線(xiàn)短路，影響系統安全運行。因此，必須對運行中的氧化鋅避雷器進(jìn)行嚴格有效的檢測和定期預防性試驗，開(kāi)展氧化鋅避雷器在線(xiàn)監測。由于氧化鋅避雷器預試(特別是主變三側避雷器)必須停運主設備，會(huì )影響設備的運行可靠性，而且有時(shí)受運行方式的限制無(wú)法停運主設備，導致避雷器不能按時(shí)預試。因此，氧化鋅避雷器的帶電測試與在線(xiàn)監測顯得尤為重要。
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，相當于短路狀態(tài)。然而壓敏電阻被擊狀態(tài)，是可以恢復的;當高于壓敏電壓的電壓撤銷(xiāo)后，它又恢復了高阻狀態(tài)。因此，在電力線(xiàn)上如安裝氧化鋅避雷器后，當雷擊時(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(xiàn)上的電壓控制在安全范圍內，從而保護了電器設備的安全。
二、百試通BSYZ-601氧化鋅避雷器帶電測試的理論依據
1.氧化鋅避雷器帶電測試的重要性
氧化鋅避雷器在運行中由于其閥片老化、受潮等原因，容易引起故障，這將導致主設備得不到保護，嚴重時(shí)可能發(fā)生爆炸，影響系統的安全運行。而氧化鋅避雷器預試必須停運主設備，會(huì )影響設備的運行可靠性，而且有時(shí)受運行方式的限制無(wú)法停運主設備，導致避雷器不能按時(shí)預試。因此，氧化鋅避雷器的帶電測試與在線(xiàn)監測顯得尤為重要。
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(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部穩定性。通過(guò)氧化性避雷器帶電測量有功分量，及時(shí)發(fā)現有問(wèn)題的氧化鋅避雷器，將設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，主要有間隔內相間干擾、測試方法、表面污穢等因素。而表面污穢可以在現場(chǎng)通過(guò)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相間干擾、測試方法對測量帶來(lái)的影響。
三、百試通BSYZ-601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(xiàn)檢測試驗中，采用了ZD1試驗儀器，該儀器具備三種功能，分別是：二次電壓參考法、感應法和諧波分析法，其中諧波分析法在實(shí)際試驗中極少使用。感應板法因操作安全，方便，快速，經(jīng)常被采用，但是這種測試方法受電場(chǎng)干擾影響大，且感應板所取信號受感應板位置的影響也很大，所以試驗數據波動(dòng)性大。二次電壓法需要從與避雷器相應的PT二次取參考電壓，這一試驗方法需要其他班組成員的配合，用該試驗方法獲得的數據很穩定，且于避雷器停運時(shí)的數據有可比性，所以，應該成為氧化鋅避雷器在線(xiàn)檢測的主要方法。
以下為感應板法和二次電壓法進(jìn)行比較的數據(注：比較數據為投運前對避雷器工頻參考電壓下測量的數據)：
通過(guò)上表的比較可以發(fā)現，二次電壓法測得的數據更準確,而感應板法的數據偏大,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(huì )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運行電壓下正常運行,因為IR/ IX小于等于25%,故φU-Ix 為80°～85°，φU-Ix如果偏離，則所測參數便偏離真實(shí)值，給測量帶來(lái)誤差。A,B,C(邊，中，邊)三相氧化鋅避雷器一字形排列，運行時(shí)的電流和電壓向量(見(jiàn)圖1)，A,C兩相相對B相的作用是對稱(chēng)的，相互抵消。因此，在測量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(shí),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(gè)校正角度φ0，使測試時(shí)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(shí)一切讀數均為氧化鋅避雷器未校正的讀數，IA與IC的夾角為120°，B相對C相的影響和B 相對A相的影響是對稱(chēng)的，故φOC=-φOA (見(jiàn)圖1)，得：
校正角φOA=(φC-φA -120°)/2
采用角度校正前后的試驗數據比較如下：
根據江蘇省電力公司《江蘇省電力設備交接和預防性試驗規程》“若測量的組性電流與初始值比較有比較明顯的變化時(shí)，應加強監測，當阻性電流增加1倍時(shí)，應停電檢查。”“泄露電流有功分量測量值應小于等于全電流的25%”，未引入角度校正的數據中，出線(xiàn)1的C相已經(jīng)接近臨界值，而出線(xiàn)2的C相則已經(jīng)超標，而出線(xiàn)1的A相與出線(xiàn)2的A相都明顯偏小，與對應數據相差比較大，兩組氧化鋅避雷器一組需要加強監測，一組需要停運檢查。引入角度校正的數據則表明兩組氧化鋅避雷器運行狀況良好。
四、氧化鋅避雷器的技術(shù)管理
加強對氧化鋅避雷器的技術(shù)管理工作，即對運行在網(wǎng)上的每一只氧化鋅避雷器建立技術(shù)檔案，對出廠(chǎng)報告、定期測試報告及在線(xiàn)監測儀的運行記錄均要存入技術(shù)檔案，直至該避雷器退出運行。
據國外有關(guān)技術(shù)資料統計，氧化鋅避雷器損壞的原因有雷電和操作過(guò)電壓，受潮、污閃、系統條件、本身故障等，但仍有一定比例損壞的原因不詳，故仍有其在運行中對事故原因不明確的問(wèn)題。又因氧化鋅避雷器的劣化速度的離散性，及雷電、操作過(guò)電壓、諧波、運行環(huán)境等的隨機性，都決定著(zhù)氧化鋅避雷器的安全運行的可靠性，故需在今后的工作實(shí)踐中去研究、實(shí)驗、探索和總結，以使得其在運行中的不安全因素可得以預防和完善。
結論