浅析金属氧化物避雷器高压试验技术与方法

国家电投集团贵州金元股份有限公司纳雍发电总厂 马 强

1 现场直流试验的内容及现状

金属氧化物避雷器现场直流试验的内容主要为测量电流泄漏和测量直流参考电压，金属氧化物避雷器≤750kV，就要对1mA直流下的电压U1mA进行测量，以及泄漏电流下的0.75U1mA测量，对于金属氧化物避雷器500kV，试验交流电气500kV设备预防性的规程，测量1mA直流参考电压U1mA，还有泄漏电流下的0.75U1mA。金属氧化物避雷器现场进行直流试验与出厂试验有所不同，出厂试验可在洁净和干燥环境中单独试验各个避雷器单元，而现场不但环境情况比较复杂，而且还有加压接线的方式，都会一定程度上影响测量的结果，致使测量不准确，甚至会导致误判情况出现[1]。

从已有分析和研究可了解，无论是金属氧化物避雷器的表面泄漏还是加压线与试品的夹角，都会影响直流泄漏电流。针对等于和小于500kV电压等级的金属氧化物避雷器分析和论证现场直流试验，但500kV金属氧化物避雷器进行直流试验时，要将1mA下的参考电压和0.75U1mA下的泄漏电流进行测量，因为增大试验电流，现场非被试节泄漏影响电流测量更加复杂，限流电阻也更加明显地影响试验结果，从而很大程度地增加了现场工作量[2]。

如某变电站试验金属氧化物避雷器的直流高压过程中，试验结果有导常现象，500kV为该金氧化物避雷器两端的电压，为使试验准确性得以保障，在该金氧化物避雷器上，将屏蔽线设置，现试验第二次。试验后可以了解到，相对规定的数值195kV，C相的避雷器U1mA值必须要大于该数值，U1mA值的误差低于5%，符合相关的要求。泄漏电流0.75U1mA差值为74%，但泄漏电流的绝对值低于50微安，针对于金属氧化物避雷器而言，泄漏电流比防备范围小，直流参考电压也比防备范围小，故障问题应该不存在，但实际C相避雷器数值却有明显变化，表明金属氧化物避雷器有故障存在。在排除故障时，检查避雷器内部构造发现有开裂和击穿现象出现，但没有老化和受潮[3]。

无论是U1mA，还是0.75U1mA外表上看都与《电力设备检修试验规程》的安全规范相符合，但金属氧化物避雷器还是产生了开裂和击穿情况。现场对金属氧化物避雷器进行试验，影响的原因不是唯一的，应根据各种干扰源采取措施。

2 验证故障试验

为将影响高压试验的因素进行验证，将避雷器分为出现开裂阀片和开裂没有产生阀片两组A和B，每组各15个阀片。为使试验准确性更高，C组选择取被击穿的3个阀片，D组选择取开裂的3个阀片，E组选择正常的3个阀片，针对于5组阀片再做一次直流高压试验。5组试验结果出来后进行比较，被击穿阀片的直流参考电压具有很大变化，泄露电流变化也很大。该金属氧化物避雷器包括33片阀片，正常阀片其中也存在，致使无论是泄漏电流还是直流参考电压都没有太大的变化，与安全防备范围还相符合，但实际上该避雷器的严重故障已经发生了。只将U1mA和0.75U1mA作为依据确定金属氧化物避雷器故障不存在是很不正确的，应根据现场环境实际情况、被试避雷器实际情况、试验所得结果等方面具体分析，判断是否出现故障。

3 影响金属氧化物避雷器直流试验结果的因素和改进措施

3.1 影响试验的主要因素

现场直流试验能否准确，既受试验接线方式和外部检测环境影响，又受直流高压设备自身影响。测量金属氧化物避雷器直流泄漏电流时对结果主要影响有：高压加压引线对地杂散电流；瓷套表面泄漏电流；试品加压端经空气对地杂散电流；非被试节泄漏电流。此外试验过程中，高压发生器成套的装置通常将限流电阻配备，以防闪络产生电流过大或试品击穿将试验设备损坏[4]。使用限流电阻也会影响试验结果，使参考电压值和直流泄漏电流偏大。

金属氧化物避雷器500kV现场测量泄漏电流下1mA电压值，电流相对比较大，不能忽视了限流电阻的压降UR，设备显示输出给高压发生器的电压U，根据UX+UR=U可知U比施加到试品上实际的电压UX要大，最终造成读取U1mA也偏大；对0.75U1mA下的泄漏电流值进行测量时，如将设备上0.75U1mA按钮直接采用，下降电压到0.75U1mA时泄漏电流只有几十微安左右，相对于U1mA限流电阻上减小了压降数十倍，造成最终试品上施加的电压偏大，导致泄漏电流值的偏大[3]。

3.2 提升改进试验准确性的措施

外部泄漏影响试验结果的改进措施：利用带屏蔽高压加压线，使杂散电流不经过微安表而是通过屏蔽层流过；在电流测量端与法兰2～3个伞裙处加装屏蔽环，从屏蔽层泄漏流过；利用绝缘包扎带缠绕高压加压处的法兰和线夹使杂散电流值减小[5]。针对于非被试节泄漏电流影响结果，根据500kV金属氧化物避雷器现场试验详细地进行说明。

避雷器工作过程中并联于配变，下端接到地上、上端连接线路，过电压在线路上出现时三部分都对配变进行压降。在三部分过电压中，避雷器的残压与自身性能具有一定关系，有一定的残压值。而接地装置残压运用接地引下线与配变外壳相接。接地装置的残压通过接地引下线可与配变外壳相接，再运用接地装置相连方式进行消除，对于怎样将引上残压减小就是对配变进行保护的关键。引线阻抗与电流频率的通过有关，频率如果越高导电感就会越强，阻值也会越大。从U=IR可知，若想将引线上的残压减小引线阻抗就必须要缩小，而引线阻抗减小的可行方法就是将避雷器距配变的距离缩短，使引线阻抗减小，引线压降降低。

现场引线不拆的500kV三节装的金属氧化物避雷器，当对中间节泄漏电流进行测量时，上端加压和下端加压，等效电路中都有一节并联被试部分，受共同直流电压的作用，2节泄漏电流相等，不能忽视了影响测量泄漏电流，这时需在接地端对泄漏电流进行测量[5]。此外，被试节泄漏为1mA时，非被试节泄漏已高于1mA的现象也会出现，因此条件允许的情况下，现场在高压端加装等于或者大于3mA微安表，将总的泄漏电流进行监测，以防高发设备过载。

限流电阻导致的试验误差主要有两种解决方法：每节绝缘电阻能够满足要求和避雷器底座得以保证以及保护直流高压设备内部过流可靠的情况下，设备输出端限流电阻可以除去，设备输出高压可以直接加到试品上试验[6]；将阻容分压器接到避雷器加压端，从分压器将U1mA读取、0.75U1mA值计算出来，对设备加压按钮用手动调节到分压器读数为0.75U1mA，将泄漏的电流记录，设备上0.75U1mA的按钮不可以直接使用。方法1：限流电阻直接去掉，在仪器保护完善和设备绝缘可靠的情况下，具有可行性；方法2：参考电压值和直流泄漏电流可以准确地测量，但必须将分压器加装上，致现场工作量增加。