避雷器结构特点及试验分析

避雷器结构特点及特性试验2提纲1.避雷器保护原理2.避雷器结构3.避雷器重要参数说明4.避雷器试验项目5.试验数据分析31避雷器保护原理当雷电压侵入波超过保护间隙的击穿强度时，间隙被击穿，限制了侵入电气设备的过电压幅值。侵入波过后，间隙的绝缘强度能自行恢复，以使电气设备能够继续运行。4基本要求具有良好的伏秒特性，以易于实现合理的绝缘配合。应有较强的绝缘强度自恢复能力，以利于快速切断工频续流，使电力系统得以继续运行。对避雷器的基本要求56冲击系数在绝缘强度的配合中对避雷器伏秒特性的要求不仅要位置低，而且要形状平直。工程上通常采用冲击系数来反映伏秒特性的形状。冲击系数是指冲击放电电压与工频放电电压之比值。比值愈小，秒特性愈平缓，也即是避雷器的冲击系数愈小，保护性能愈好。避雷器伏秒特性的上限不应高于电气设备伏秒特性的下限。78灭弧电压要求避雷器具有很强的绝缘强度自恢复能力，在工频续流第一次过零时熄弧，不再重燃。灭弧电压：工频电流第一次过零后间隙所能承受的不至于引起电弧重燃的最大工频电压。灭弧电压越高避雷器性能越好。92避雷器结构宏观结构微观结构10避雷器结构以上三图分别为磁外套、复合外套、GIS型氧化锌避雷器结构图11避雷器结构氧化锌避雷器是很多（个）氧化锌电阻片组成，片的数量由电压决定。氧化锌避雷器中的氧化锌电阻片(又称阀片)具有良好的非线性伏安特性。当避雷器上加上正常工作电压时，阀片中只有很小的泄漏电流(微安数量级)通过。出现过电压时，避雷器中有很大的电流通过，但电压却被限制在一定范围内。12四、金属氧化物避雷器（MOA）1．氧化锌非线性电阻片以ZnO为主要材料，掺以其他微量金属氧化物。ZnO阀片具有很理想的非线性伏安特性，其非线性系数约为α≈0.015~0.05。13MOA避雷器主要电气参数产品型式：Y-金属氧化物避雷器外套类型：H-复合外套，其他外套不表示标称放电电流(kA)结构特征：W-无间隙，C-带串联间隙保护类型：S-配电，R-电容器，T-电铁，Z或无-电站，X-线路，F-SF6组合电器设计序号：以数字表示避雷器额定电压标称放电电流下的残压附加特征代号：A-爬电比距25mm/Kv，B-爬电比距31mm/kV，J-绝缘子间隙，K-空气间隙，S-三相。142避雷器重要参数说明避雷器主要参数含义15氧化锌避雷器电气特性1、额定电压避雷器两端之间允许施加的最大工频电压有效值。相当于有间隙碳化硅避雷器的灭弧电压。它是避雷器各种特性的基准参数。2、起始动作电压(参考电压)以通过1mA工频电流阻性分量峰值或直流幅值时的避雷器两端电压峰值U1mA定义为起始动作电压。163、持续运行电压它是指在运行中允许长期施加于避雷器两端的工频电压有效值。它表征了MOA对长期作用的工频电压耐受能力。选择MOA持续运行电压U时应满足：3~10kV系统Uc≥1.1Um;35~66kV系统Uc≥Um式中Um—系统最高运行线电压，为系统标称电压的1.15倍。174、压比氧化锌避雷器通过波形为8/20us的额定冲击放电电流时的残压与起始动作电压(参考电压)之比。压比越小，说明通过冲击大电流时的残压越低，氧化锌避雷器的保护性能越好。5、工频耐受伏秒特性考核氧化锌避雷器对工频过电压的耐受能力。对中性点非直接接地系统，氧化锌避雷器在下列时间内耐受相应的工频过电压倍数：1.2Um1000s1.3Um100s1.4Um1s18(6)最大残压在避雷器所允许最大陡波冲击电流、雷电冲击电流及操作冲击电流下避雷器两端电压，它是表征避雷器保护水平的重要参数。(7)压比它是指MOA在标称电流下的残压及1mA参考电流下的起始动作电压的比值。(8)荷电率它是指长期施加在MOA上的持续工作电压峰值与其工频参考电压的比值。它是影响MOA的老化性能和保护水平的一项重要参数。194避雷器试验项目常规试验特殊试验20绝缘电阻试验绝缘电阻测量测量⑴对被试避雷器充分放电⑵避雷器为两节时的试验方法：当拆除一次连接线时，可以分别对上、下两节避雷器进行试验，接线如下图中图a和图b。当不拆开一次连线时（避雷器顶部接地），试验接线见下图中图c和图d。避雷器为三节及以上时，在试验时一般不用拆开一次引线，试验时把避雷器顶部接地，试验接线可参照下图执行21绝缘电阻试验a测量上节b测量下节c测量上节d测量下节e测量底座22⑶测量底座的绝缘电阻时，断开避雷器底座与计数器连接点，试验接线见上图中图e。⑷用接地线对避雷器的两极充分放电。注意事项:1、测量绝缘电阻前后，应将设备对地放电数次并短路接地；2、用2500V以上兆欧表；3、测量时应记录空气相对湿度、环境温度；4、不拆线测量下节避雷器时底座的绝缘电阻不能太低；5、拆开断开避雷器底座与计数器连接线时，拆前必须做好记录，恢复接线后必须认真检查核对。绝缘电阻试验23试验要求：避雷器本体：35kV以上，绝缘电阻不低于2500MW；35kV以下，绝缘电阻不低于1000MW；底座绝缘电阻：不低于5MW；与历次试验结果和同类设备的试验结果相比无显著差别。绝缘电阻试验24对于阀型避雷器，规程规定：FS型的绝缘电阻应大于2500兆欧。当测得值低于规定值时，为查明原因，可进行泄漏电流测量，泄漏电流一般不大于10uA。当测得值大于2000兆欧时，一般可不做泄漏电流测量。25直流1mA下的电压U1mA为无间隙金属氧化物避雷器通过1mA直流电流时，被试品两端的电压值。0.75U1mA电压下的漏电流，为试品两端施加75%的U1mA电压，测量流过避雷器的直流漏电流。U1mA和0.75U1mA下漏电流是判断无间隙金属氧化物避雷器质量状况的两个重要参数，运行一定时期后，U1mA和0.75U1mA下漏电流的变化能直接反映避雷器的老化、变质程度。特别是对采用大面积金属氧化物电阻片组装的避雷器和多柱金属氧化物电阻片并联的避雷器，用此方法容易判断它们的质量缺陷。测量0.75U1mA下漏电流时的U1mA电压值应选用U1mA初始值或制造厂给定的U1mA值。直流1mA下的电压UlmA及0.75UlmA下漏电流的测量26在线测量500kV避雷器直流1mA电压UlmA及0.75UlmA下漏电流的原理与接线方式第一节测量接线27第二节测量接线28第三节测量接线29避雷器直流1mA电压的数值不应该低于GB11032中的规定数值，且U1mA实测值与初始值或制造厂规定值比较变化不应超过±5％。0.75U1mA下的泄漏电流不得大于50mA，且与初始值相比较不应有明显变化。与历次试验结果和同类设备的试验结果相比无显著差别。如试验数据虽未超过标准要求，但是与初始数据出现比较明显变化时应加强分析，并且在确认数据无误的情况下加强监视，如增加带电测试的次数等。试验要求30试验关键点高压引线应采用专用的屏蔽线，不能用设备的一次引线代替（或部分代替）高压引线；不拆线的试验方法只适用于两节避雷器的特性基本相近的情况，如果特性相差太大，就会使特性电压偏低的那一节避雷器电流过大，造成直流发生器过载。直流发生器的倍压筒应尽可能远离被试品，高压引线应尽量缩短，必要时用绝缘物支持牢固且高压引线与被试品的夹角尽可能接近90度；变更结线或试验结束时，应首先断开试验电源，将设备对地放电数次并短路接地；试验时应注意电流表A1的读数不能超过直流发生器的额定输出电流。315避雷器试验数据分析直流1mA试验带电测试试验32MOA的基本电流参数及物理特性对交流运行电压下MOA的泄漏电流而言，全电流是重要基本参数之一，是主要测量对象。全电流由容性和阻性电流组成，MOA无故障时其值仅为0.2～2mA。正常情况下流过MOA阀片的主要是容性电流，阻性电流相对较小，仅占全电流约1O%左右。虽然容性电流被认为是线性变化，但由于MOA阀片的非线性，导致阻性电流为一非正弦波，故全电流波也为非正弦波。当流过MOA总体的电流I为已知时其压降U为：33由基波和各奇次谐波电流组成的阻性电流为非正弦波，故阻性电流总是用峰值来表示。实际分析中由于3次以上奇次谐波电流的值很小，一般认为阻性电流峰值由基波和3次谐波电流组成，它能综合反映MOA的受潮、元件损坏、表面污秽和阀片老化。阻性电流峰值和全电流波虽同为非正弦波，但由于全电流中的容性电流在相位上超前阻性电流90。故两者波形有较大差别。阻性电流基波是个正弦分量，主要反映MOA有功分量的变化。与阻性电流峰值一样，阻性电流基波也能反映MOA的受潮、元件损坏、表面污秽和阀片老化情况，不同的是它是从功率损耗的角度来反映的。阻性电流3次谐波分量也是个正弦分量，它和其它奇次谐波电流是由MOA阀片的非线性特性而产生的。3次谐波分量与阻性电流基波之间存在一定函数关系，3次谐波电流分量的大小可间接反映M0A有功损耗的变化和阀片的老化情况。34全电流全电流是个非正弦量，应以蜂值来表示。全电流峰值由容性和阻性电流组成，阻性电流所占成分很小，因此全电流对阻性电流的变化反映不灵敏，就是有反应也容易被测量的分散性所掩盖，导致无法正确判别。测量全电流能够发现已发生显著劣化的MOA，但对其早期的老化或受潮反应不灵敏，其价值主要体现在MOA有较大故障或老化较严重时，故它只是一个不可缺少的参考量。35阻性电流峰值由包括基波在内的各奇次谐波叠加而成。在系统持续运行电压下，正常的阻性电流峰值约1OO～200p.A，MOA受潮和阀片老化后阻性电流峰值的变化很容易达到这个数量级，故阻性电流峰值综合反映MOA性能的变化比较灵敏，很多情况下都以其数值的大小来判别MOA性能的优劣。36阻性电流基波分量阻性电流基波分量是从功率损耗角度综合反映MOA性能的分量。与阻性电流峰值一样，对MOA的缺陷作深入分析和判断时基波分量的局限性就体现出来了，故基波分量是一个综合判断量。阻性电流3次谐波分量阻性电流3次谐波是由MOA阀片的非线性产生的。MOA阀片老化之后阻性电流中的3次谐波成分增大。3次谐波电流分量只反映M0A阀片的老化，仅是一个局部判断量。37严格遵守避雷器电导电流测试周期，雷雨季节前后各测量一次。1、雷雨季节前，还应对避雷器进行红外热像普测。2、严格避雷器的交接试验，500kV氧化锌避雷器必须测量持续运行电压下的泄漏电流。。对金属氧化物避雷器，必须坚持在运行中按规程要求进行带电试验。当发现异常情况时，应及时查明原因。35kV及以上电压等级金属氧化物避雷器可用带电测试替代定期停电试验，但对500kV金属氧化物避雷器应3－5年进行一次停电试验。避雷器日常工作注意事项381、避雷器内部受潮时，阻性电流的基波分量显著增加，高次谐波分量增加相对较小，且阻性电流分量会长期增加。2、避雷器正常运行时，内部电阻片与外部瓷套之间的径向电位差很小，但是当避雷器受到污秽或雾气的作用时，外部瓷套上的电位分布就会发生变化，使整个避雷器的电位分布不均匀，内部电阻片与外部瓷套之间产生了较大的径向电位差。会出现径向局部放电，有脉冲电流尖峰出现。393、MOV老化会使电阻片的非线性特性变差，从而使避雷器中的泄漏电流增加。此时阻性电流中的高次谐波分量增长较基波分量大。4、表面积污会使阻性电流增加，但只是暂时的。与老化受潮有较大区别。注：正常情况下避雷器的容性电流分量大，阻性电流分量小；但劣化情况下避雷器的阻性电流分量变大而容性电流分量却变小，此时避雷器阻性电流分量和容性电流分量矢量相加的结果，使得全电流值处于正常范围内，易造成误判。