金属氧化物避雷器

第四章避雷器的试验、监测与诊断方瑞明博士/教授Email:fangrmyahoo1推荐书籍做什么？怎么做？怎么分析？中华人民共和国国家标准电气装置安装工程电气设备交接试验标准GB50150－2019中华人民共和国电力行业标准电力设备预防性试验规程DL/T596－2019电力行业标准,现场绝缘试验实施导则避雷器试验DL475.5-92中华人民共和国国家标准,交流无间隙金属氧化物避雷器GB11032-2000eqvIEC60099-4:1991.2主要内容1MOA(氧化锌避雷器)的作用2避雷器的型式与结构3MOA的特性参数4MOA的试验项目(1交接;2预试;3GIS;4线路类)5举例一一直流泄漏及起始动作电压的测试与分析6举例二一运行电压下全电流及阻性电流的试验(带电测试)7避雷器计数器的动作特性试验8在线测试的思想9避雷器的试验案例分析10在线监测3避雷器的作用1电力系统过电压a）暂时过电压（持续时间长）单相接地、甩负荷、谐振等b)操作过电压线路合闸及重合闸－断路器带合闸电阻,并联电抗器，避雷器做后备.c）雷电过电压感应雷过电压、雷击输电线路导线、雷击避雷线或杆塔引起的反击。避雷器限制雷击过电压。4避雷器的型式与结构保护间隙一个或两个间隙管式避雷器多个均匀的小间隙阀式避雷器多个均匀的小间隙并联非线性电阻，电阻非线性系数为0.25~0.45.磁吹避雷器:改进间隙来改善避雷器的保护性能氧化锌避雷器（MOA）4避雷器的型式与结构续避雷器结构瓷外套绝缘型交流无间隙金属氧化物避雷器其突出优点在于：■采用高性能氧化锌电阻片，使产品通流能量大、大电流冲击时残压低，保护性能好。■采用新型的防爆结构，当产品内部故障导致压力剧增时，通过压力释放装置使内部压力得以释放。避雷器结构：■单柱型■多柱并联型依据主要标准：■GB11032-2000《交流无间隙金属氧化物避雷器》■GB311.1-2019《高压输变电设备的绝缘配合》瓷套型避雷器（单元节结构图）避雷器结构-重量减轻:27%-体积减小:22%-部件数量减少:50%旧式避雷器构造均压环ZnO阀片(标准型)绝缘筒均压电容绝缘子连接导体导体高梯度避雷器构造绝缘子绝缘筒均压环ZnO阀片(高梯度型)应用高梯度阀片的GIS用高梯度避雷器500kV用避雷器的比较两类避雷器材料的伏安特性比较两种避雷器的伏安特性比较两类避雷器材料的伏安特性比较4MOA优缺点无间隙，基本无续流伏安特性平坦，残压低，无截波，耐多重雷击或多次操作波的能力强伏安特性对称，正负极性过电压水平相当间隙具有极性效应MOA阀片可以并联使用，扩容，降残压易于制成直流避雷器因为直流续流不像工频续流那样会通过自然过零点阀片受潮后或老化后，无间隙易爆炸MOA优缺点续现在试验研究表明，在气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)中，SF6隔离开关操作母线时产生5-15MHz高频操作过电压(VFTO)，波前很短，5～20μs，陡度很大。在这种VFTO冲击作用时，MOA的V-I特性显著高于标准规定的雷电过电压水平。同时因陡度大，呈现MOA和被保护物之间电压差很大，MOA对防护VFTO作用很小，而另行采取防护措施。同时应研究改善MOA的V-I特性以及相应试验方法。5MOA的特性参数1额定电压Ur:由动作负载试验确定的避雷器上下两端子间允许的最大工频电压有效值,避雷器在该电压下应能正常工作.（我国为10秒定义Ur）Uc≥0.8Ur(进口取0.8)2持续运行电压Uc:指允许持续加在避雷器两端子间的工频电压有效值,一般小于避雷器的额定电压.5MOA的特性参数3伏安特性a点以前小电流区；拐点b左右毫安级残压区UNmA，N为1～4，N＝1称为MOA起始动作电压：U1mA。5MOA的特性参数4持续运行电流；指在持续运行电压下,流过避雷器的电流,包含阻性分量和容性分量.5工频参考电流下的工频参考电压:对避雷器(或避雷器元件)施加工频电压,当通过试品上的阻性电流等于工频参考电流时,测出试品上的工频电压峰值.参考电压等于该工频电压峰值除以?(工频交流电压下的饱和点)21、老化现象金属氧化物避雷器取消了串联间隙，在电网运行电压作用下，其上要流过泄漏电流，电流中有功分量即阻性电流虽然很小，但仍会使阀片升温，导致阻性电流随时间缓慢增长，改变其伏安特性，即老化现象。此外，单纯的机械应力也可以引起老化现象（如运输过程）金属氧化物避雷器故障原因分析金属氧化物避雷器故障原因分析2、热击穿现象阀片由于损耗而升温，而温度升高后又使阀片电阻下降导致损耗加大因此会出现正反馈过程。以右图为例，环境温度200C，荷电率为1.0的曲线，发热曲线与散热曲线相交于A和B两个工作点。A为稳定工作点，B为不稳定工作点，这两个工作点将阀片温度分为3个区域，当某一时刻阀片温度处于II区时，散热功率大于发热功率，阀片温度下降，直到A点，此时散热功率等于发热功率，稳定稳定。可分析III区B点不稳定。金属氧化物避雷器故障原因分析3、受气候的影响受到雨、雪、凝露及尘埃的污染，由于避雷器内外电位分布不同，是金属氧化物阀片与外部瓷套之间产生较大的电位差，导致径向局部放电现象发生，损坏避雷器。4、避雷器的机械强度避雷器的瓷套、端子和机座由于设计工艺不良、大气腐蚀、应力疲劳和地震等原因受机械力作用出现损坏。金属氧化物避雷器故障统计金属氧化物避雷器故障统计据统计，我国电力系统20世纪80~90年代应用金属氧化物避雷器以来，110KV以上的国产避雷器已达7060相，其中48相发生事故，占0.68%，90相退出运行，占1.3%。其中60%事故由受潮引起。引进110KV以上的避雷器有2000多相，其中23相损坏，退出运行30多相。主要故障是由于老化、参考电压低、阀片温度系数和电位分布不均匀等原因造成。配电型金属氧化物避雷器由受潮引起的故障高达60%6.1MOA试验项目一(交接1)试验项目方法要求仪器备注1）绝缘电阻测试摇表法1）35kV以上，不低于2500ΜΩ，5000V兆欧表；2）35kV及以下，不低于1000ΜΩ，2500V兆欧表兆欧表厂家特殊要求U2~10mA及50~75%U2~10mA天生桥直流、乐滩励磁部分2）测量U1mA及75%U1mA下的泄漏电流直流法不得低于GB11032规定值；U1mA实测值与初始值或制造厂规定值比较，变化不大于±5％75%U1mA下的泄漏电流不大于50μΑ直流发生器6.1MOA试验项目一(交接2)试验项目方法要求仪器备注3.1工频参考电流下的工频参考电压应符合GB11032或制造厂规定带电测试仪2或者3选作一款，广西企业标准要求2，3.1款3.2持续运行电压下的持续电流应符合产品技术条件带电测试仪4)底座绝缘电阻摇表法不小于5ΜΩ2500V及以上兆欧表5)动作计数器检查充放电法灵活动作计数器检测仪6.2MOA试验项目二(预试)试验项目方法要求仪器周期备注1，2款同6.13）运行电压下的交流泄漏电流测量带电测量测量运行电压下全电流、阻性电流或功率损耗，测量值与初始值比较不应有明显变化；测量值与初始值比较，当阻性电流增加50％时应该分析原因，加强监测、适当缩短检测周期；当阻性电流增加1倍时应停电检查1）日本LCD－4阻性电流测试仪2）AI－6100氧化锌避雷器泄漏电流分析仪1）35kV及以上投运时;2）110kV及以上新投运3，6个月;3）每年雷雨季节前;4）怀疑有缺陷时.4，5同6.16)红外测温参照DL/T664-2019《带电设备红外诊断技术应用导则》红外热相仪发现温度异常时应停电检查6.3MOA试验项目意义1可以初步了解其内部是否受潮，还可以检查低压MOA内部熔丝是否断掉、及时发现缺陷2U1mA主要检查阀片是否受潮，确定其动作特性和保护特性是否符合要求。以直流电压和电流方式来表明阀片的伏安特性曲线饱和点的位置。375％U1mA一般比最大工作相电压（峰值）要高一些，在此电压下主要是检测长期允许工作电流是否符合规定，因为这一电流与MOA的使命有直接关系，一般在同一温度下泄漏电流与寿命成反比。4工频参考电压以交流电压和电流方式来表明阀片的伏安特性曲线饱和点的位置，确定其动作特性和保护特性是否符合要求。测量避雷器在持续运行电压下持续电流能有效地检验避雷器的质量状况，并作为以后运行过程中测试结果的基准值。一般情况下：U1mA与避雷器的工频参考电压峰值相等直流参考电压与工频参考电压参数要求实测备注U1mA（kV）≥7376I0.75U1mA(µA)≤50111mA峰值下工频参考电压crest/1.414kV≥5155Ix=0.959;Ixp=1.246;IRp=1.087.(mA)直流参考电压与工频参考电压参数要求实测备注U1mA（kV）≥597215.4212.8;209.9共3节I0.75U1mA(µA)≤50233mA峰值下工频参考电压(peak1.414)kV≥444150Ix=2.863;Ixp=5.054;IRp=3.095.(mA)西安电瓷研究所6.3MOA试验项目意义5当阀片老化时，避雷器受潮、内部绝缘部件受损以及表面严重污秽时，容性电流变化不多，而阻性电流大大增加，所以测量交流泄漏电流及其有功分量和无功分量是现场监测避雷器的主要方法。在运行电压下测量全电流、阻性电流可以在一定程度上反映MOA运行的状态，全电流的变化可以反映MOA的严重受潮、内部严重老化，而阻性电流的变化对阀片初期老化的反应较灵敏。6计数器统计避雷器动作情况，为雷电侵袭时判明避雷器是否动作提供依据。6.3MOA试验项目准备外部绝缘瓷筒是否完整。破碎、裂纹。表面有无闪络痕迹。棕色变为灰白色；白色瓷釉变为黄黑色。密封是否良好。引入线和接地线的连接处及其本身是否良好。查看内部零件是否十分牢固，可将避雷器左右各倾斜60°。如无响音，即说明螺旋弹簧的压力完全适合。6.4.1MOA交接试验项目举例（220kV）以某变电站为例。型号：Y10W5-216/562额定电压：216kV，持续工作电压：168.5kV,出厂日期：2019、6制造厂：西安西电高压电瓷有限公司，直流1mA参考电压：314kV使用ZGS－III——300/3直流发生器，2500V兆欧表，t＝33。C，湿度：66％，测试日期：2019、7、106.4.1MOA交接试验项目举例一（220kV）安装位置出厂编号绝缘电阻MΩU1mAkVI0.75U1mAμA持续电压84.3kV持续全性电流mA持续电压84.3kV持续阻性电流mA工频2mA的参考电压kV底座绝缘MΩ计数器动作情况220kV＃1主变间隔A上：1839－1100000＋171.5150.9840.138236500+良好下：1839－2100000＋171.580.9740.137235B上：1840－1100000＋171.5190.9500.142236120000+良好下：1840－2100000＋172.3200.9550.135235C上：1841－1100000＋170.9190.9420.145234100000＋良好下：1841－2100000＋171.6250.9410.1372356.4.2MOA交接试验项目举例二（500kV）以某500kV变电站为例。型号：Y20W5-444/1050w额定电压：444kV，持续工作电压：324kV,出厂日期：2019、6（500kV白色站采用Y20W5-420/1006w）制造厂：西安西电高压电瓷有限公司，直流1mA参考电压：597kV使用ZGS－300直流高压发生器，5000V兆欧表，t＝18°C，湿度：68％，测试日期：2019、01、086.4.2MOA交接试验项目举例二（500kV）安装位置出厂编号绝缘电阻MΩU1mA(kV)I0.75U1mA(μA)持续电压108kV持续全电流(mA)底座绝缘MΩ计数器动作情况500kV溯来I线A4317上80000210.9232..9410000良好中90000210.8192.43下：90000211.9201.79B4318上100