1000kV避雷器例行试验优化方案探究

国网福建省电力公司 林滔 刘旭 王腾滨

1 引言

在特高压1000kV各种一次电气设备例行试验中，避雷器例行试验是各类设备例行试验中工作量较大，工作难度较高的试验之一。一方面，与其他1000kV电气设备一样，高大的体积增加了试验难度；另一方面，1000kV避雷器直流泄漏试验是所有1000kV一次电气设备例行试验电压最高的一个项目。较高的试验电压，使得原本在500kV及以下电压等级避雷器直流泄漏试验时影响较小的试验因素，在1000kV避雷器直流泄漏试验时表现十分明显，测试难度大大增加。

本文主要探究1000kV避雷器例行试验优化方案，重点研究采用不同测试线和试验接线对1000kV直流泄漏试验的影响，从而得出现场兼顾效率、准确性与安全性的优化方案。

2 试验项目介绍

1000kV避雷器需要进行的停电例行试验有三类：监视器动作检查、绝缘电阻试验、直流泄漏试验。

1000kV避雷器在线监视器与500kV的不同，通过瞬时脉冲高电压无法动作计数器，需要在大电流下方可动作，因此1000kV避雷器监视器动作检查需使用专用的仪器。

1000kV避雷器绝缘电阻试验与其他电压等级的避雷器不同，不仅需要进行底座绝缘电阻测试，还应进行极间绝缘电阻测试。

1000kV避雷器直流泄漏试验原理与其他电压等级避雷器基本相同，但是由于试验电压一般超过23万伏，因此空气湿度、测试线角度等因素对试验结果影响较明显。

由于1000kV避雷器监视器动作检查与底座绝缘测试与常规避雷器相同，故本文不再赘述。以下对极间绝缘电阻试验及直流泄漏试验的优化试验方法进行探究。

3 极间绝缘电阻

1000kV避雷器总共有五节，本文将最低处一节称为第一节，从低至高依次称为第一节至第五节。

图1 绝缘电阻测试接线图

图1为第一至第五节绝缘电阻测试接线优化方案，下面从试验效率、安全性、数据的有效性分析该方案。假设第一至第五节绝缘电阻值依次为R1至R5。

试验效率：1000kV避雷器每节约3m高，在试验过程中必须使用登高器具，若在试验过程中来回的更换接线，消耗的时间较长。而采用以上方案，试验过程中，登高车只要依次从第一节往上向第五节移动，即可完成所有试验，然后从第五节往下向第一节移动，即可拆除所有的接地线。避免的登高车在测量每一节绝缘电阻时，上下往复移动，从而提高试验效率。

安全性：每次测量结束后，即可将加压端放电接地，然后向上移动登高车，进行下一节绝缘电阻测试。登高车移动过程中，上次加压端即在放电，节省放电时间，又保证了试验的安全性。

数据的有效性：第一节实测的绝缘电阻测试值为R1并上R2至R5的串联值，实测值会略小于R1真实值。同理第二节绝缘电阻测试值为R2并上R3至R5的串联值，第三节绝缘电阻测试值为R3并上R4和R5的串联值，第四、第五节绝缘电阻测试值为R4和R5的并联值。根据电阻串并联关系，每一节绝缘电阻的实测值都小于其真实值，故当这个测试值满足试验要求，即可判断该节避雷器绝缘电阻合格。若测试值不满足试验要求，可以利用屏蔽端，准确测量该节避雷器的绝缘电阻，从而得出试验结论。

因此，采用上述方案进行避雷器极间绝缘电阻测试，在保证数据有效的前提下，减少试验工作量、提高工作效率、保障试验安全。

4 直流泄漏试验

在进行避雷器直流泄漏试验前，应拆除避雷器底座与在线监视器的连接线，确保试验电流能完全流过测试表记。

4.1 第五节直流泄漏测量方案

图2 第五节直流泄漏测试方案

方案A：由于避雷器均压环较大，均压环底部与第五节底部基本在同一水平高度，如果将加压线直接接在第五节下端并拉开至90°，引线与均压环距离太近，不满足试验要求。故将加压线接在第四节下端，用短接线将第四节上端与第四节下端短接，并用乙烯带将加压线拉至与避雷器成90°，将乙烯带固定在均压环上，采用高压读表法，如图2方案A所示。

由于加压时，短接线上也有高压，故周围空气电离的电流可以通过短接线流过微安表，影响试验数据。为了避免这方面的影响，可以将短接线改成专用屏蔽线，让空气电离的电流通过屏蔽线的屏蔽端流走，不经过表记，提高试验准确性。

方案B：将加压先直接接在第五节下端，拉开一定角度，受均压环影响，只能拉开约30°左右，否则加压线离均压环太近，采用高压读表法。

表1为某1000kV避雷器第五节实际测量的0.75U8mA泄漏电流。

表1 第五节0.75U8mA泄漏电流测试数据 单位：μA

通过对比以上数据，方案B的测试值高于方案A约10μA左右，可见引线的拉开角度对试验结果影响比较大，主要原因是1000kV避雷器直流泄漏试验电压高，在同样的杂散电容下，产生的杂散电流比其他电压等级的避雷器高。

而采用屏蔽线，试验数据略低于普通短接线。但是，当现场湿度比较大时，由于空气中水分较多，此时空气中水分电离产生的电流增加，普通短接线和屏蔽线的结果差别较大，前者高于后者较多。或者当短接线较长时，空气电离的电流也会增加，此时采用屏蔽线的效果也比普通短接线好很多。

综上，方案A（屏蔽线）为较优方案。

4.2 第四节直流泄漏测量方案

图3为第四节直流泄漏测试方案：

图3 第四节直流泄漏测试方案

方案A：将加压线接至第四节下端，第五节下端与均压环短接，通过均压环接地，乙烯带将加压线拉至于避雷器90°，将乙烯带固定在均压环上（同第五节），测量第四节泄漏电流，采用高压读表法。

方案B：将加压先直接接在第五节下端，同第五节，拉开角度只能30°左右，采用低压读表法。试验结果如表2所示

表2 第四节0.75U8mA泄漏电流测试数据 单位：μA

通过对比以上数据，虽然方案B采用低压读表法准确性应比方案A的高压读表法高，但是对试验数据影响较大的还是引线的拉开角度，由于均压环的影响，方案B无法将引线拉开至90°，故综合考虑，方案A为较优方案。

4.3 第三节直流泄漏测量方案

第三节试验接线如图4所示，通过乙烯带将引线拉开至90°，采用低压读表法的方式。

图4 第三节直流泄漏试验接线图

方案A试验结果见表3

表3 第三节0.75U8mA泄漏电流测试数据 单位：μA

不论引线拉开角度和读表方式，该方案均为偏差最小的方式，故该方案为最佳方案。

4.4 第二节直流泄漏测量方案

第二节直流泄漏测试方案如图5

图5 第二节直流泄漏测试方案

方案A类似于前面几节的接线方式，通过短接线或屏蔽线短接第三节，并用乙烯带将引线拉开至90°，采用低压读表法；方案B直接将加压线线接至第二节上端，受升压装置高度的影响，引线拉开角度大约为45°，采用低压读表法；方案C将加压线接至第二节上端，并用乙烯带将引线固定为90°，采用低压读表法。其试验数据如表4所示

表4 第二节0.75U8mA泄漏电流测试数据

对比以上数据，方案C试验数据基本与方案A（屏蔽线）相同，方案C略好一点点。方案A与方案B的数据对比情况类似于第五节的数据。因此，考虑到试验数据的准确性，方案C最佳。但是，由于在试验过程中，固定乙烯带花费的时间较多，且方案C乙烯带牵引长度约为7m，在空中摆动较大，存在一定的危险性。故综合考虑试验数据准确性、试验效率、安全性，方案A（屏蔽线）为推荐方案。

4.5 第一节直流泄漏测量方案

试验方案如图6所示

图6 第一节直流泄漏测试方案

不采用类似于第二节方案C的接线方式，主要原因是若将加压线接至第一节上部，并用乙烯带固定，此时乙烯带长度约为10m，引线及乙烯带摆动极大，存在的风险隐患高。

方案A用短接线或屏蔽线将第二、第三节短接，加压线接至第四节下部，并用乙烯带将引线牵引至90°，采用低压读表法。方案B将加压线直接接至第一节上部，此时引线最大约可以拉开至60°，采用低压读表法。试验数据见表5

表5 第一节0.75U8mA泄漏电流测试数据

接上表

对比以上数据，方案A（屏蔽线）泄漏电流约小于方案A（普通线）4μA，而方案A(普通线)泄漏电流小于方案B约4μA，与第五节的情况略有不同。主要原因有两点：第一，测试第一节时短接了两节避雷器，使用短接线的长度比测试第五节长，故空气电离的电流也增加；第二，方案B第一节的引线拉开角度约为60°，比第五节的30°略大，故杂散电容变小，杂散电流也减小。综合考虑，采用方案A（屏蔽线）为较优方案。

4.6 直流泄漏试验方案总结

影响避雷器直流泄漏试验的因素主要有：环境温湿度、瓷瓶的脏污程度、引线的拉开角度、读表方式、测试线的类型等。

环境温湿度一般无法通过人为的方式改变，只能尽量选择湿度低的时候进行试验。

瓷瓶的脏污的影响，可以用高压水枪清洗后进行，也可以采用裸铜线屏蔽瓷瓶表面电流。

引线拉开角度，通过以上的数据对比，可见在试验电压较高时，引线拉开角度是影响试验的数据最大的一个影响因素，因此建议在进行1000kV避雷器直流泄漏试验时，尽可能地将试验引线拉开至90°。

测试线的选择，一般情况下，避雷器直流泄漏试验的加压线均为屏蔽线，但是本文的方案需要将某一或二节避雷器短接，此时的短接线也应尽可能的采用屏蔽线。屏蔽线可以将废弃的兆欧表或者直流高压发生器的加压线裁断制作，也可以联系厂家专门订做。

综上，在进行1000kV避雷器每一节直流泄漏试验时，采用方案A，乙烯带和高压引线的固定方式在进行每一节试验时，都不需要改变，唯一变化的是试验时应短接的部分和微安表的连接。在现场试验时，乙烯带和高压引线的固定较耗时间，因此采用方案A只要固定一次加压线和乙烯带后，每一节的测试均不需要改变其固定方式，可以节省大量时间和劳动量。短接时，考虑试验的准确性，用屏蔽线进行短接，试验数据更准确。因此每一节试验均采用方案A（屏蔽线）为本文推荐的优化方案（第三节、第四节试验时不需要短接）。

5 总结

1000kV避雷器绝缘电阻试验可以通过测试数据结合计算，实现从下至上依次完成每一节绝缘电阻，提高效率；1000kV避雷器直流泄漏试验采用方案A （屏蔽线） 是综合试验的准确性、安全性、试验效率后的优化方案。