一种避雷器泄漏电流测试辅助工具设计与研究

程现铁，杜坤坤，李 斌，国 翠，张泽萌

（国网山东省电力公司济宁供电公司，山东 济宁 272000）

0 引言

避雷器交接和例行试验均需要对1 mA直流参考电压U1mA及0.75U1mA直流参考电压下的泄漏电流进行测试，这是因为这2个参数表明了避雷器特性曲线是否符合要求。直流泄漏电流是表征避雷器绝缘性能的重要特性参数，直流泄漏电流异常变化应引起重视，需要对避雷器的安全性能进行考虑［1］。

在现场进行1 mA下直流参考电压和0.75U1mA下的直流泄漏电流测试时，受现场空间狭小、人员无法接近等条件限制，试验人员通常是把高压测试线固定在绝缘杆顶部的金属钩上，然后用金属钩钩住避雷器的顶部，高压测试线先顺着绝缘杆下来再接入泄漏表头，这种情况下高压测试线与避雷器外壳呈现一定的夹角，通常这个夹角小于60°，如图1所示。高压引线与避雷器外壳有一定的距离，但由于有夹角的原因导致距离不够，会对泄漏电流的测试造成影响［2］。另外在使用绝缘杆换相测量时，需要重新将高压测试线固定，甚至需要搬动试验仪器，会降低工作效率。因此，设计开发实用高效的辅助工具，可以大大提高避雷器泄漏电流测试值的精度，使试验更高效，具有重大的应用价值和社会价值。

图1 使用绝缘杆测试原理

1 影响避雷器直流泄漏电流的因素

如表1所示，使用传统绝缘杆进行测试，统计泄漏电流测试值并与历史值进行比较，测得的平均泄漏电流初值差为132%，而《输变电状态检修试验规程》对氧化锌避雷器要求0.75U1mA下的直流泄漏电流初值差≤30%［3］，采用其他方法可判定避雷器本体无异常，主要是测试方法造成直流泄漏电流初值差超标，改进试验方法降低避雷器直流泄漏电流测试误差成为需要解决的问题。

表1 避雷器泄漏电流试验统计

影响避雷器直流泄漏电流测试值大小的因素除了避雷器本身好坏，其他因素主要有温湿度、避雷器表面污秽，高压测试线等［4-5］，温湿度符合要求才可进行现场试验且试验结果换算到t=25℃，h=70%，以便进行比较。避雷器表面存在污秽时先进行擦拭再进行试验，所以表面污秽不是影响测试结果的主要因素。高压测试线的走线对测试结果产生较大影响。通常情况下，高压测试线暴露在空气中，对大地、绝缘杆和相邻设备有一些表面泄漏电流、杂散电流流过，这些杂散电流及表面泄漏电流较大影响测试结果。为减小杂散电流的影响，将高压引线与避雷器外壳成垂直角度并尽可能拉大高压引线与避雷器外壳之间的距离可减小杂散电流影响，使测试值尽可能接近避雷器本体泄漏电流值，是有效改进测试准确性的方法［6-7］。在现场实际测试中，发现泄漏电流测试值随避雷器与本体夹角的增大而减小，图2所示为某变压器110 kV避雷器泄漏电流在不同夹角下的测试值。因此制作辅助工具使高压测试线与避雷器本体成垂直角度成为需要解决的问题。

图2 泄漏电流在不同夹角下测试值

2 辅助工具的设计制作

2.1 辅助工具设计方案比选

多种方案均可使高压测试线与避雷器本体夹角达到90°，如在原绝缘杆上制作分叉结构、制作直立可伸缩工具、制作避雷器专用卡箍、使用磁铁配合绝缘杆等，使用磁铁配合绝缘杆等方案因适用范围小、难于实现、安全性差而被放弃，初步确定3种方案进行比选，如图3所示。

方案1：在原绝缘杆上制作分叉结构，用分叉结构支撑测试线，通过调整分叉结构的角度和长度使高压引线与避雷器本体成所需的角度。

方案2：制作直立可伸缩辅助测试工具，通过调整工具的高度和方向，使高压引线与避雷器达到所需角度。

方案3：制作避雷器专用卡箍，用绝缘杆将卡箍固定在避雷器加压处，卡箍的水平延长部分起到支撑高压引线的目的。

图3 3种方案示意

对每一项方案从有效性、简便性、安全性进行综合评价，方案 2 具有控制测试夹角在（90°±5°）内、制作简便、易于实现、安全稳定等优点，因此直立可伸缩设计方案成为最终选择方案。

2.2 辅助工具的设计

设计的辅助工具的组成部分主要是支撑底座、绝缘杆和绝缘横杆3部分，如图4所示，支撑底座起到支撑的作用，并可使用螺栓将绝缘杆固定使其竖直，竖直的绝缘杆高度可以调节，最高可调节至避雷器顶部位置，绝缘横杆可使用螺栓固定在绝缘竖杆顶部位置，并与绝缘竖杆呈垂直角度，其四角有4个挡片起到固定高压测试线的作用。

图4 辅助工具构造

2.3 辅助工具的制作

支撑底座由圆形钢底板和钢立管组成，如图5所示，圆形钢底板的直径为45 cm，厚度为0.8 cm，钢立管的外径4.2 cm，管壁厚0.3 cm，内径稍大于绝缘竖杆的外径，钢立管的长度为24 cm。用电焊机将圆形钢底板和钢立管焊接在一起，为保证支撑效果，钢立管应在底板正中心，且钢立管与钢底板呈90°夹角，在距离钢底板8cm处钻孔，安装配套螺栓，用来固定绝缘竖杆，完成了全部支撑底座的制作。

图5 辅助工具的制作

绝缘竖杆采用现有的220 kV的验电棒制作而成，验电棒共6节，伸缩回来最短90 cm，易于携带，伸展开最大长度为4.9 m，符合一般试验测试要求。取下顶端验电装置，匹配相应螺丝，制作成了绝缘竖杆。

绝缘横杆使用材料为0.5 cm厚的环氧树脂板，水平支撑板的大小为42 cm×8 cm，固定走线的4个挡片大小为7.5 cm×7.2 cm，使用铝合金金属片和铆钉将水平支撑板和挡片铆接起来，为使装配起来牢固，在绝缘横杆的中心位置钻出相应大小的螺栓孔，整个绝缘横杆制作完成。

2.4 辅助工具的组装和试验

如图6所示，组装时，绝缘杆将竖直插入支撑底座中，并用固定螺栓固定，在绝缘杆顶部将绝缘横杆用螺栓固定使绝缘横杆与绝缘杆成90°夹角，安装后绝缘杆呈竖直方向，绝缘横杆呈水平方向。

辅助工具组装后进行交流耐压试验，经试验符合要求。对辅助工具本体加压测试辅助工具本体的泄漏电流，泄漏电流为0.5 μA，符合规程要求，经批准投入实际工作中。

测试时，将组装好的辅助工具放置在合适位置，将测试引线放入绝缘横杆的线槽内，将绝缘竖杆向上延伸至与避雷器顶部齐平，使高压引线呈水平，这样保证了测试线与避雷器夹角为90°。

图6 使用辅助工具测试原理

3 辅助工具的应用分析

现场对220 kV某变电站110 kV线路金属氧化锌避雷器做泄漏电流试验，如图7所示，使用传统方法旧式绝缘杆和新式辅助工具分别测量，可看出辅助工具固定牢靠、不易倾倒，绝缘杆向上可伸展至与避雷器顶端水平的位置，底座的支撑和固定保证绝缘杆的竖直和绝缘横杆的水平，保证测试引线与避雷器夹角为90°。对2种测试方法，重复测试 5次，取平均值，测试结果如图8所示（测试时温度、湿度已折算到t=25℃，h=70%）。

图7 某变电站使用2种方法测试现场

图8 某变电站使用2种方法测试结果

由图8可以看出，传统工具测出的泄漏电流大于20 μA，使用辅助工具后测得的泄漏电流值为10 μA左右，有较大程度减小，符合规程要求，初步说明辅助工具取得良好测试效果。

后期使用辅助工具对更多避雷器进行测试，测试结果如表5所示，可以看出初值差降低到20%左右，并且使用辅助工具后，测得初值差稳定性较好。如图9所示，经统计初值差由原来传统方法测得的132%降低为21%，符合初值差≤30%的要求，说明制作的辅助工具取得良好的实际应用效果。

表5 使用辅助工具测试试验数据统计

图9 传统方法和使用辅助工具测得初值差对比

4 结语

传统方法使用绝缘杆测试时会出现试验误差，这对避雷器状态评价产生影响，甚至会出现错误判断，需要耗费人力财力物力去更换没有问题的避雷器，而当避雷器出现问题时使用传统工具无法正常判断造成遗漏，给电网的安全运行留下隐患，一旦出现过电压避雷器无法正常工作就会损坏正常运行的电力设备。另外试验人员需要花费较多时间排除测试线对试验结果的影响，影响试验工作的正常开展，降低了工作效率。辅助工具可以保证测试线与避雷器外壳成垂直角度，提高了测试精度，将泄漏电流初值差降低到30%以下，避免因人为因素造成试验数据不准确，提高了泄漏电流测试的可靠度和工作效率，确保避雷器状态评价的准确性，节约人力财力物力，确保电网的安全稳定运行。