電力系統(tǒng)在線監(jiān)測與故障診斷課件—第四章 金屬氧化物避雷器的在線監(jiān)測

1、第四章第四章 避雷器的試驗、監(jiān)測與診斷避雷器的試驗、監(jiān)測與診斷方瑞明方瑞明 博士博士/教授教授Email: 第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述目前使用的避雷器有以下四種類型：目前使用的避雷器有以下四種類型：1、保護間隙2、管式避雷器3、閥式避雷器，包括普通閥式避雷器(FS型和FZ型)與磁吹式避雷器(FCZ型和FCD型)。4、金屬氧化物避雷器，也稱無間隙避雷器，也稱無間隙避雷器。其型號的表示方法如下：產(chǎn)品型式代號Y表示氧化物避雷器；結(jié)構(gòu)特征代號W表示無放電間隙。例如： Y10W5-444/995，表示該氧化物避雷器為無間隙，其標(biāo)稱放電電流為10kA，設(shè)計序號為5，額定電壓為444kV，標(biāo)稱放電電流下的殘壓

2、為995kV。第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述閥式避雷器簡介閥式避雷器簡介 閥式避雷器由火花間隙和非線性電阻(簡稱閥片)串聯(lián)組成。1. 火花間隙決定了避雷器的放電電壓，而放電電壓與時間的關(guān)系特性稱為伏秒特性。2. 串聯(lián)的閥片決定了避雷器的殘壓和續(xù)流。通過閥片的電流與其壓降的關(guān)系特性稱為伏安特性。伏秒特性和伏安特性是閥式避雷器的兩個基本特性。3. 為了獲得較平穩(wěn)的伏秒特性，目前采用的火花間隙是密封的多間隙，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是是結(jié)構(gòu)簡單且熄弧能力較好。對于伏秒特性要求較高的電站用閥式避雷器，其火花間隙裝有并聯(lián)的分路電阻，這種分路電阻的電阻值一般比閥片的電阻大得多，且同樣具有非線性。4. 串聯(lián)閥片的電阻值和通

3、過的電流大小有關(guān)，在大電流下電阻值很小，在小電流下電阻值很大。這樣可以保證一方面在雷電流流過時維持不高的殘壓；而另一方面又可以限制在工頻電壓下的續(xù)流值，使火花間隙能容易地切斷續(xù)流。5. 磁吹閥式避雷器的主要元件也是火花間隙和閥片，但采用磁場驅(qū)動電弧來提高滅弧性能，可以降低沖擊放電電壓和殘壓。第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述二、避雷器的比較二、避雷器的比較第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述二、金屬氧化物避雷器及其在線監(jiān)測二、金屬氧化物避雷器及其在線監(jiān)測兩種避雷器的伏安特性比較兩種避雷器的伏安特性比較1、老化現(xiàn)象、老化現(xiàn)象金屬氧化物避雷器取消了串聯(lián)間隙，在電網(wǎng)運行電壓作用下，其上要流過泄漏電流，電流中有功分量即阻性

4、電流雖然很小，但仍會使閥片升溫，導(dǎo)致阻性電流隨時間緩慢增長，改變其伏安特性，即老化現(xiàn)象。此外，單純的機械應(yīng)力也可以引起老化現(xiàn)象（如運輸過程）金屬氧化物避雷器故障原因分析金屬氧化物避雷器故障原因分析金屬氧化物避雷器故障原因分析金屬氧化物避雷器故障原因分析2、熱擊穿現(xiàn)象、熱擊穿現(xiàn)象n閥片由于損耗而升溫，而溫度升高后又使閥片電阻下降導(dǎo)致?lián)p耗加大因此會出現(xiàn)正反饋過程。n以右圖為例，環(huán)境溫度200C，荷電率為1.0的曲線，發(fā)熱曲線與散熱曲線相交于A和B兩個工作點。A為穩(wěn)定工作點，B為不穩(wěn)定工作點，這兩個工作點將閥片溫度分為3個區(qū)域，當(dāng)某一時刻閥片溫度處于II區(qū)時，散熱功率大于發(fā)熱功率，閥片溫度下降，直到

5、A點，此時散熱功率等于發(fā)熱功率，穩(wěn)定穩(wěn)定。n可分析III區(qū)B點不穩(wěn)定。金屬氧化物避雷器故障原因分析金屬氧化物避雷器故障原因分析3、受氣候的影響n受到雨、雪、凝露及塵埃的污染，由于避雷器內(nèi)外電位分布不同，是金屬氧化物閥片與外部瓷套之間產(chǎn)生較大的電位差，導(dǎo)致徑向局部放電現(xiàn)象發(fā)生，損壞避雷器。4、避雷器的機械強度n避雷器的瓷套、端子和機座由于設(shè)計工藝不良、大氣腐蝕、應(yīng)力疲勞和地震等原因受機械力作用出現(xiàn)損壞。金屬氧化物避雷器故障統(tǒng)計金屬氧化物避雷器故障統(tǒng)計金屬氧化物避雷器故障統(tǒng)計金屬氧化物避雷器故障統(tǒng)計n據(jù)統(tǒng)計，我國電力系統(tǒng)20世紀(jì)8090年代應(yīng)用金屬氧化物避雷器以來，110KV以上的國產(chǎn)避雷器已達(dá)7

6、060相，其中48相發(fā)生事故，占0.68%，90相退出運行，占1.3%。其中60%事故由受潮引起。引進110KV以上的避雷器有2000多相，其中23相損壞，退出運行30多相。主要故障是由于老化、參考電壓低、閥片溫度系數(shù)和電位分布不均勻等原因造成。n配電型金屬氧化物避雷器由受潮引起的故障受潮引起的故障高達(dá)60%第二節(jié)第二節(jié) 金屬氧化物避雷器常規(guī)試驗金屬氧化物避雷器常規(guī)試驗巡檢項目基準(zhǔn)周期要求外觀檢查500kV：2周220kV：1月110kV：3月外觀無異常紅外熱像檢測 無異常泄漏電流表巡檢不少于每周一次無異常金屬氧化物避雷器巡檢項目巡檢說明 瓷套無裂紋；復(fù)合外套無電蝕痕跡；無異物附著；均壓環(huán)無錯

7、位；高壓引線、接地線連接正常； 若計數(shù)器裝有電流表，應(yīng)記錄當(dāng)前電流值，并與同等運行條件下其它避雷器的電流值進行比較，要求無明顯差異； 記錄計數(shù)器的指示數(shù)。紅外熱像檢測用紅外熱像儀檢測避雷器本體及電氣連接部位，紅外熱像圖顯示應(yīng)無異常溫升、溫差和/或相對溫差。測量和分析方法參考DL/T 664。第二節(jié)第二節(jié) 金屬氧化物避雷器常規(guī)試驗金屬氧化物避雷器常規(guī)試驗巡檢項目基準(zhǔn)周期要求外觀檢查500kV：2周220kV：1月110kV：3月外觀無異常紅外熱像檢測 無異常泄漏電流表巡檢不少于每周一次無異常金屬氧化物避雷器巡檢項目巡檢說明 瓷套無裂紋；復(fù)合外套無電蝕痕跡；無異物附著；均壓環(huán)無錯位；高壓引線、接地

8、線連接正常； 若計數(shù)器裝有電流表，應(yīng)記錄當(dāng)前電流值，并與同等運行條件下其它避雷器的電流值進行比較，要求無明顯差異； 記錄計數(shù)器的指示數(shù)。紅外熱像檢測用紅外熱像儀檢測避雷器本體及電氣連接部位，紅外熱像圖顯示應(yīng)無異常溫升、溫差和/或相對溫差。測量和分析方法參考DL/T 664。第二節(jié)第二節(jié) 金屬氧化物避雷器常規(guī)試驗金屬氧化物避雷器常規(guī)試驗例行試驗項目基準(zhǔn)周期 要求運行中持續(xù)電流檢測1年見下直流1mA 電壓(U1mA)及在0.75 U1mA下漏電流測量3年（無持續(xù)電流檢測）6年（有持續(xù)電流檢測）U1mA初值差不超過5%且不低于GB 11032規(guī)定值（注意值）0.75U1mA漏電流初值差30% 或50

9、A（注意值）底座絕緣電阻放電計數(shù)器功能檢查見下功能正常金屬氧化物避雷器例行試驗項目第二節(jié)第二節(jié) 金屬氧化物避雷器常規(guī)試驗金屬氧化物避雷器常規(guī)試驗診斷性試驗項目要求工頻參考電流下的工頻參考電壓應(yīng)符合GB 11032 或制造商規(guī)定均壓電容的電容量電容量初值差不超過5%或滿足制造商的技術(shù)要求金屬氧化物避雷器診斷性試驗二、絕緣電阻試驗二、絕緣電阻試驗n測量前應(yīng)檢查瓷套有無外傷，測量時用兆歐表，把試驗連線與避雷器可靠連接，搖表放水平位置，搖速保持120R/s。n天氣潮濕時，應(yīng)用干凈的布將瓷套表面擦凈，并用金屬絲在下端瓷套的第一裙繞一圈再接到搖表的屏蔽端子。n電壓等級在35kV及以下用2500V兆歐表，3

10、5kV以上用5000V兆歐表。n判斷方法: 無間隙金屬氧化物避雷器：35kV以上，絕緣電阻不低于2500M；35kV及以下，絕緣電阻不低于1000M。對于底座絕緣電阻：自行規(guī)定，可在帶電情況下檢查。三、1mA直流下的電壓及75%該電壓下泄漏電流的測量目的：1. 測量U1mA主要是檢查其閥片是否受潮，確定其動作性能是否符合要求。2 測量0.75 U1mA下的泄漏電流，主要是考慮到0.75 U1mA一般比最大工作相電壓(峰值)要高一些，在此電壓下主要檢測長期允許工作電流是否符合要求。因為這一電流與金屬氧化物避雷器的壽命有直接關(guān)系，一般在同一溫度下泄漏電流與壽命成反比。三、1mA直流下的電壓及75%

11、該電壓下泄漏電流的測量試驗接線如圖n當(dāng)試品為10kV金屬氧化物避雷器時，試驗變壓器的額定電壓略大于U1mA，硅堆的反峰電壓應(yīng)大于2.5U1mA，濾波電容的電壓等級應(yīng)能滿足臨界動作電壓最大值的要求。電容取0.010.1F，根據(jù)規(guī)定整流的電壓脈動系數(shù)應(yīng)不大于1.5%，經(jīng)計算和實測證明，當(dāng)C等于0.1F時，脈動系數(shù)小于1，U1mA誤差不大于1。n當(dāng)試品為低壓金屬氧化物避雷器時，T2可采用200/500V、30VA的隔離變壓器，濾波電容C為630V、4 F以上的油質(zhì)電容。三、1mA直流下的電壓及75%該電壓下泄漏電流的測量 試驗步驟：試驗步驟： 先以指針式微安表監(jiān)測泄漏電流值，升至1mA，停止升壓確定

12、此時電壓值，再降壓至該電壓的75%時，測量其泄漏電流，因該電流值較小，可用數(shù)字式萬用表測。注意問題：注意問題：注意的問題。測量中應(yīng)注意的問題是：1)準(zhǔn)確讀取U1mA。因泄漏電流大于200A以后，隨電壓的升高，電流急劇增大。故應(yīng)仔細(xì)地升壓，當(dāng)電流達(dá)到1mA時，準(zhǔn)確地讀取相應(yīng)的電壓U1mA。2)防止表面泄漏電流的影響，由于無間隙金屬氧化物避雷器表面的泄漏原因，在試驗時應(yīng)盡可能地將避雷器瓷套表面擦拭干凈，測量電流的導(dǎo)線應(yīng)采用屏蔽線。 。如果仍然試驗直流1mA電壓不合格，應(yīng)在避雷器瓷套表面裝一個屏蔽環(huán)，讓表面泄漏電流不通過測量儀器，而直接流入地中。3)氣溫的影響。金屬氧化物避雷器閥片的U1mA的溫度系

13、數(shù)約為0.05%0.17%，即溫度每增高10C，U1mA約降低1，必要時可進行換算。4)濕度的影響。由于相對濕度也會對測量結(jié)果產(chǎn)生影響，為便于分析，測量時應(yīng)記錄相對濕度。 三、1mA直流下的電壓及75%該電壓下泄漏電流的測量判斷方法n避雷器直流1mA電壓的數(shù)值不應(yīng)該低于GB11032中的規(guī)定數(shù)值，且U1mA實測值與初始值或制造廠規(guī)定值比較變化不應(yīng)超過土5%,0.75 U1mA下的泄漏電流不得大于50A，且與初始值相比較不應(yīng)有明顯變化。n試驗數(shù)據(jù)雖未超過標(biāo)準(zhǔn)要求，但是與初始數(shù)據(jù)出現(xiàn)比較明顯變化時應(yīng)加強分析，并且在確認(rèn)數(shù)據(jù)無誤的情況下加強監(jiān)視，如增加帶電測試的次數(shù)等。四、持續(xù)運行電壓下的交流泄漏電

14、流測量四、持續(xù)運行電壓下的交流泄漏電流測量試驗?zāi)康模涸囼災(zāi)康模簄在交流電壓下，避雷器的總泄漏電流包含阻性電流(有功分量)和容性電流(無功分量)。在正常運行情況下，流過避雷器的主要為容性電流容性電流，阻性電流只占很小一部分，約為1020。但當(dāng)閥片老化時，避雷器受潮、內(nèi)部絕緣部件受損以及表面嚴(yán)重污穢時，容性電流變化不多，而阻性電流大阻性電流大大增加大增加，所以測量交流泄漏電流及其有功分量和無功分量是現(xiàn)場監(jiān)測避雷器的主要方法。n測試表明，在運行電壓下測量全電流、阻性電流可以在一定程度上反映MOA運行的狀態(tài)。全電流的變化可以反映MOA的嚴(yán)重受潮、內(nèi)部元件接觸不良、閥片嚴(yán)重老化，而阻性電流的變化對閥片初

15、期老化的反應(yīng)較靈敏。四、持續(xù)運行電壓下的交流泄漏電流測量四、持續(xù)運行電壓下的交流泄漏電流測量試驗接線：試驗接線：1. 停電測量交流泄漏電流推薦接線如圖，高壓試驗變壓器的額定電壓應(yīng)高于避雷器的最大工作電壓。四、持續(xù)運行電壓下的交流泄漏電流測量四、持續(xù)運行電壓下的交流泄漏電流測量試驗接線：試驗接線：2. 用QS1型西林電橋測量金屬氧化物避雷器的泄漏電流接線如圖。當(dāng)在金屬氧化物避雷器上加系統(tǒng)運行電壓后，調(diào)節(jié)QS1電橋并使之平衡，然后拉開檢流計開關(guān)S，用數(shù)字萬用表測量電壓UA0，UB0,UAB及電橋體指示值R3，tan%值，再根據(jù)下列公式即可得到通過金屬氧化物避雷器的總電流、阻性分量電流、容性分量電流

16、、3次諧波分量電流及平均功率損失，即：四、持續(xù)運行電壓下的交流泄漏電流測量四、持續(xù)運行電壓下的交流泄漏電流測量試驗接線：試驗接線：3. 現(xiàn)場測量時，由于QS1西林電橋配用的標(biāo)準(zhǔn)電容器工作電壓最高只有10kV，對系統(tǒng)電壓在10kV以上的金屬氧化物避雷器就不能能在電容器上直接施加運行電壓，這時只有將施加于金屬氧化物避雷器上的運行電壓和施加于橋體上的工作電壓分開，這樣既能取得工頻標(biāo)準(zhǔn)比較量，又能在運行電壓下測量金屬氧化物避雷器各分量電流。 現(xiàn)場測量的實際接線如圖所示。測試結(jié)果分析：測試結(jié)果分析：1、氧化鋅避雷器阻性電流在正常情況下約占全電流的、氧化鋅避雷器阻性電流在正常情況下約占全電流的10%20%

17、，如，如果測試值在此范圍內(nèi)，一般可判別避雷器狀況良好；果測試值在此范圍內(nèi)，一般可判別避雷器狀況良好；2、氧化鋅避雷器阻性電流約占全電流的、氧化鋅避雷器阻性電流約占全電流的25%40%時，要加強監(jiān)測，時，要加強監(jiān)測，關(guān)注其變化趨勢，做好數(shù)據(jù)分析判斷；關(guān)注其變化趨勢，做好數(shù)據(jù)分析判斷；3、氧化鋅避雷器阻性電流約占全電流的、氧化鋅避雷器阻性電流約占全電流的40%以上時，考慮退出運行，進以上時，考慮退出運行，進一步查明故障原因；一步查明故障原因；4、如果阻性電流占全電流的百分比明顯增長，其中，基波增長幅度較大，、如果阻性電流占全電流的百分比明顯增長，其中，基波增長幅度較大，諧波增長不明顯，可確定為避雷

18、器污穢嚴(yán)重或內(nèi)部受潮；諧波增長不明顯，可確定為避雷器污穢嚴(yán)重或內(nèi)部受潮；5、如果阻性電流占全電流的百分比明顯增長，其中，諧波增長幅度較大，、如果阻性電流占全電流的百分比明顯增長，其中，諧波增長幅度較大，基波增長不明顯，可確定為避雷器老化?；ㄔ鲩L不明顯，可確定為避雷器老化。四、持續(xù)運行電壓下的交流泄漏電流測量四、持續(xù)運行電壓下的交流泄漏電流測量判斷方法判斷方法n規(guī)程規(guī)定，新投運的110kV及以上的金屬氧化物避雷器，3個月測量1次運行電壓下的交流泄漏電流，3個月后，每半年測量1次，運行1年后，每年雷雨季節(jié)前測量1次。n在運行電壓下，全電流、阻性電流或功率損耗的測量值與初始值比較，并且與以前試驗的

19、數(shù)據(jù)進行比較來判斷設(shè)備是否運行正常。有明顯變化時應(yīng)加強監(jiān)測，當(dāng)阻性電流增加1倍時，應(yīng)停電檢查。四、持續(xù)運行電壓下的交流泄漏電流測量四、持續(xù)運行電壓下的交流泄漏電流測量判斷方法判斷方法n需要說明的是MOA的初始電流值是指在投運之初所測得的通過它的電流值，也稱初期電流值，簡稱初始值。此值可以是交接試驗時的測量值，也可以是投產(chǎn)調(diào)整試驗時的測量值。如果沒有這些值，也可用廠家提供的值。n應(yīng)指出，目前許多單位已經(jīng)對110kV及以上系統(tǒng)的金屬氧化物避雷器，當(dāng)阻性電流增加3050時，便注意加強監(jiān)測。當(dāng)阻性電流增加到2倍時，就報警，并安排停電檢查。 四、持續(xù)運行電壓下的交流泄漏電流測量四、持續(xù)運行電壓下的交流泄

20、漏電流測量判斷方法判斷方法n關(guān)于MOA的報警電流值是指投運數(shù)年后，MOA的電流逐漸增大到應(yīng)對其加強監(jiān)視、并安排停運檢查的電流值。根據(jù)GB 1103289中的技術(shù)參數(shù)、當(dāng)前我國電力系統(tǒng)運行的MOA的基本特性以及MOA的伏安特性，下表給出了MOA的報警電流值。五、工頻參考電流下的工頻參考電壓測量五、工頻參考電流下的工頻參考電壓測量 n試驗?zāi)康模涸撛囼烅椖磕芘袛啾芾灼鞯睦匣?、劣化程度。n試驗方法及步驟 a)按圖進行試驗接線。 b)升壓，并測量避雷器阻性電流，當(dāng)超過避雷器的阻性電流為工頻參考電流時，迅速讀取工頻電壓的數(shù)值（施加工頻電壓的時間應(yīng)嚴(yán)格控制在10s以內(nèi)）。 c）降壓。 d）斷開電源，掛接地線

21、、 拆除試驗接線。n判斷方法 避雷器工頻參考電流下的 工頻參考電壓必須大于避 雷器的額定電壓。五、工頻參考電流下的工頻參考電壓測量五、工頻參考電流下的工頻參考電壓測量 注意事項：a）試驗中的環(huán)境溫度宜為2015，多節(jié)避雷器應(yīng)該對每節(jié)單獨進行試驗，如果一相中有一節(jié)不合格，應(yīng)更換該節(jié)避雷器。b）試驗中尤其應(yīng)該注意由于試驗電壓對于避雷器而言相對較高（超過額定電壓），所以在到達(dá)工頻參考電流時應(yīng)該縮短試驗時間，施加工頻參考電壓的時間應(yīng)嚴(yán)格控制在10s以內(nèi)。六、放電計數(shù)器試驗六、放電計數(shù)器試驗試驗?zāi)康膎該試驗項目能判斷計數(shù)器是否狀態(tài)良好，判斷其能否正常動作。試驗方法n可以采用專門的放電計數(shù)器測試儀器或者采

22、用并聯(lián)電容充放電的方法，測試35次。判斷方法n均應(yīng)正確動作。七、診斷實例七、診斷實例n某220kV變電站3號主變壓器投產(chǎn)1年后進行了MOA預(yù)防性試驗n型號：HY5WZ-165/45型 MOAn安裝位置：室外母線橋主變壓器低壓側(cè)七、診斷實例七、診斷實例交接試驗數(shù)據(jù)交接試驗數(shù)據(jù)(左表左表)與預(yù)防試驗數(shù)據(jù)（右表）對比與預(yù)防試驗數(shù)據(jù)（右表）對比對比兩表數(shù)據(jù)可看出：MOA使用約1年后，其三相絕緣電阻明顯下降，U1mA偏差大于5%， U相和W相75%U1mA下的泄漏電流明顯超標(biāo)(標(biāo)準(zhǔn)要求不大于50)。判斷：MOA內(nèi)部受潮。第第3節(jié)節(jié) 金屬氧化物避雷器的在線監(jiān)測金屬氧化物避雷器的在線監(jiān)測阻性電流的監(jiān)測阻性電

23、流的監(jiān)測補償法測量阻性電流補償法測量阻性電流補償法測量阻性電流補償法測量阻性電流補償法測量阻性電流補償法測量阻性電流一、全硬件補償法一、全硬件補償法補償法測量阻性電流補償法測量阻性電流一、全硬件補償法一、全硬件補償法補償法測量阻性電流補償法測量阻性電流一、全硬件補償法一、全硬件補償法補償法測量阻性電流補償法測量阻性電流一、全硬件補償法一、全硬件補償法第二節(jié)第二節(jié) 補償法測量阻性電流補償法測量阻性電流一、全硬件補償法一、全硬件補償法補償法測量阻性電流補償法測量阻性電流一、全硬件補償法一、全硬件補償法補償法測量阻性電流補償法測量阻性電流一、全硬件補償法一、全硬件補償法補償法測量阻性電流補償法測量阻

24、性電流二、數(shù)字化軟件補償法二、數(shù)字化軟件補償法補償法測量阻性電流補償法測量阻性電流二、數(shù)字化軟件補償法二、數(shù)字化軟件補償法諧波分析法監(jiān)測阻性電流諧波分析法監(jiān)測阻性電流諧波分析法監(jiān)測阻性電流諧波分析法監(jiān)測阻性電流諧波分析法監(jiān)測阻性電流諧波分析法監(jiān)測阻性電流諧波分析法監(jiān)測阻性電流諧波分析法監(jiān)測阻性電流諧波分析法監(jiān)測阻性電流諧波分析法監(jiān)測阻性電流諧波分析法監(jiān)測阻性電流諧波分析法監(jiān)測阻性電流諧波分析法監(jiān)測阻性電流諧波分析法監(jiān)測阻性電流諧波分析法監(jiān)測阻性電流諧波分析法監(jiān)測阻性電流諧波分析法監(jiān)測阻性電流諧波分析法監(jiān)測阻性電流避雷器紅外診斷避雷器紅外診斷避雷器故障類型避雷器故障類型（1）受潮故障）受潮故障受

25、潮是避雷器中最普遍和危害最大的一種故障受潮是避雷器中最普遍和危害最大的一種故障如：若受潮時間久，因如：若受潮時間久，因FS型使用低溫閥片，使上部間隙組零件型使用低溫閥片，使上部間隙組零件混亂并出現(xiàn)分壓不均勻，引起局部放電發(fā)熱，或因內(nèi)部水分過混亂并出現(xiàn)分壓不均勻，引起局部放電發(fā)熱，或因內(nèi)部水分過多而結(jié)露，使間隙組或表面泄漏電流過大而發(fā)熱。外在表現(xiàn)呈多而結(jié)露，使間隙組或表面泄漏電流過大而發(fā)熱。外在表現(xiàn)呈現(xiàn)外表溫升?，F(xiàn)外表溫升。（2）并聯(lián)分路電阻老化故障或斷裂故障）并聯(lián)分路電阻老化故障或斷裂故障如如FZ型避雷器有并聯(lián)分路電阻型避雷器有并聯(lián)分路電阻（3）非線性電阻閥片老化故障）非線性電阻閥片老化故障如

26、氧化鋅避雷器如氧化鋅避雷器出現(xiàn)不均勻劣化特征，表現(xiàn)局部發(fā)熱輕重程度不一樣出現(xiàn)不均勻劣化特征，表現(xiàn)局部發(fā)熱輕重程度不一樣少數(shù)閥片先期老化，可引起整體電導(dǎo)電流及整體發(fā)熱增加少數(shù)閥片先期老化，可引起整體電導(dǎo)電流及整體發(fā)熱增加避雷器紅外診斷避雷器紅外診斷避雷器故障狀態(tài)下的熱像特征避雷器故障狀態(tài)下的熱像特征FS避雷器：主要是受潮，熱像特征為局部溫升避雷器：主要是受潮，熱像特征為局部溫升FZ避雷器：并聯(lián)分路電阻受潮、老化和并聯(lián)回路斷裂，以避雷器：并聯(lián)分路電阻受潮、老化和并聯(lián)回路斷裂，以分路電阻發(fā)熱的增加或減少為特征分路電阻發(fā)熱的增加或減少為特征FCZ避雷器：受潮、老化或斷裂，與避雷器：受潮、老化或斷裂，與

27、FZ型熱特征類似。元型熱特征類似。元件熱像通常以整體發(fā)熱為基礎(chǔ)并伴隨有局部特征件熱像通常以整體發(fā)熱為基礎(chǔ)并伴隨有局部特征FD避雷器：嚴(yán)重受潮才會出現(xiàn)輕微發(fā)熱，分路電阻老化和避雷器：嚴(yán)重受潮才會出現(xiàn)輕微發(fā)熱，分路電阻老化和回路斷裂故障不會有任何明顯的熱像特征回路斷裂故障不會有任何明顯的熱像特征氧化鋅避雷器：受潮和閥片老化，整體元件發(fā)熱為特征氧化鋅避雷器：受潮和閥片老化，整體元件發(fā)熱為特征避雷器紅外診斷避雷器紅外診斷避雷器紅外診斷避雷器紅外診斷n工作人員對某500 kV變電站一次設(shè)備紅外測溫時,發(fā)現(xiàn)2 #主變500 kV側(cè)C相避雷器上節(jié)溫度比中、下節(jié)高12C。n圖中上下分別為故障C相和正常A相避雷

28、器的紅外譜圖和溫度分布曲線圖。n比較發(fā)現(xiàn),兩者之間存在較明顯的區(qū)別。帶電設(shè)備紅外診斷技術(shù)應(yīng)用導(dǎo)則規(guī)定330 500 kV MOA相間溫差12 K時，若局部明顯發(fā)熱屬異?，F(xiàn)象。n經(jīng)停電檢查，預(yù)防性試驗項目均合格，進一步檢查銘牌編號，發(fā)現(xiàn)C相避雷器從上到下3節(jié)編號為3、2、1，而其它兩相均為1、2、3n經(jīng)廠家確認(rèn)C相避雷器上下節(jié)安裝顛倒。不帶并聯(lián)電阻不帶并聯(lián)電阻(FS型型)避雷器試驗避雷器試驗一、測量絕緣電阻一、測量絕緣電阻n測量絕緣電阻的目的是檢查由于密封破壞而使其內(nèi)部受潮或瓷套裂紋缺陷。當(dāng)避雷器密封良好時，其絕緣電阻很高，受潮以后，則絕緣電阻下降很多，因此測量絕緣電阻對判斷斷避雷器是否受潮是很

29、有效的一種方法，研究表明，它有時比測量工頻放電電壓更為靈敏。n為了更有效地發(fā)現(xiàn)避雷器內(nèi)部的受潮缺陷等，應(yīng)采用2500V兆歐表測量，并加屏蔽環(huán)，以消除表面泄漏電流的影響。當(dāng)天氣潮濕時，表面泄漏電流影響很大，更應(yīng)引起注意。n由于各廠避雷器尺寸、所用的材料及工藝不同，又因測量絕緣電阻時溫度的變化，測得的絕緣電阻值確實相差很大，但是根據(jù)電力科學(xué)研究院進行的人工受潮試驗及山西電力中試所統(tǒng)計的13000個試?yán)芍?dāng)絕緣電阻小于5000M以下時，即表明內(nèi)部受潮。n結(jié)合實際測試條件，一則因現(xiàn)場氣候等影響有分散性，二則因目前國產(chǎn)小型兆歐表量程最大為2500M ，故在規(guī)程中規(guī)定：采用2500V及以上兆歐表測量時

30、，F(xiàn)S型的絕緣電阻應(yīng)大于2500M 。當(dāng)測得值低于規(guī)定值時，為查明原因，可進行泄漏電流測量，泄漏電流一般不大于10A。不帶并聯(lián)電阻不帶并聯(lián)電阻(FS型型)避雷器試驗避雷器試驗二、測量工頻放電電壓二、測量工頻放電電壓n對FS型避雷器，測量工頻放電電壓是一個重要試驗項目。其主要目的是檢查火花間隙的結(jié)構(gòu)及特性是否正常，檢驗它在內(nèi)過電壓下是否有動作的可能性。n測量工頻放電電壓的接線如圖所示。這類試驗雖然比較簡單，但有些問題仍值得注意：(1) 電壓測量問題。FS型避雷器在間隙未擊穿前，泄漏電流是很小的，如果保護電阻R的數(shù)值不大，可以認(rèn)為變壓器高壓側(cè)的電壓即是作用在避雷器上的電壓。因此，可以近似地根據(jù)變壓

31、器的變比和低壓側(cè)電壓表的讀數(shù)來求避雷器的放電電壓，但最好能先做一下變壓器高低壓側(cè)(或?qū)y量量線圈)電壓的校正曲線，低壓側(cè)電壓表的精度度不能太低，一般應(yīng)為0.5級，否則容易造成誤判斷。不帶并聯(lián)電阻不帶并聯(lián)電阻(FS型型)避雷器試驗避雷器試驗這類試驗雖然比較簡單，但有些問題仍值得注意：(2)保護電阻R數(shù)值的選擇問題。有些單位為了避免避雷器在試驗時不能自行滅弧而將間隙燒壞，常增大R的數(shù)值。然而當(dāng)R值過大時，往往測得的工頻放電電壓的數(shù)值偏高。這是因為此時避雷器火花間隙雖已開始放電，但由于R數(shù)值過大，電流小還不足以在間隙中建弧，當(dāng)電壓繼續(xù)升高后，火花間隙中才建立穩(wěn)定的工頻電弧，表計才有反映，這樣就使測得

32、的工頻放電電壓超過真實的數(shù)值，造成誤判斷，將工頻放電電壓偏低的避雷器誤認(rèn)為合格?？紤]到在實際運行中，避雷器與電源間是沒有串聯(lián)電阻的，所以在交接和預(yù)防性試驗中，R的數(shù)值宜適當(dāng)小一些，以間隙擊穿后工頻電流不超過0.7A為宜。選擇R時，可參考下式式中，I，通過避雷器的電流(A)；U，估計的避雷器的放電電壓(V)；XT，試驗變壓器的短路電抗( ，折算到高壓側(cè))；R，加入的限流電阻( )。但要注意，間隙擊穿后，電流應(yīng)在0.5s內(nèi)切斷，以免間隙燒壞。若電流被限制在15mA以內(nèi)，則切斷時間不限，但應(yīng)盡量快。不帶并聯(lián)電阻不帶并聯(lián)電阻(FS型型)避雷器試驗避雷器試驗這類試驗雖然比較簡單，但有些問題仍值得注意：(

33、3) 升壓速度問題。試驗時，升壓速度不宜太快，以免電壓表由于機械慣性作用而得不到正確的讀數(shù)。升壓速度一般可控制為： 10kV及以下的避雷器：35kV/s； 2035kV的避雷器： 1520kV/s。 一般說來，從加壓開始，升到避雷器放電大致經(jīng)過57s的時間，這樣的升壓速度在試驗變壓器低壓側(cè)的電壓表上是能夠準(zhǔn)確反映出來的。(4) 放電的時間間隔問題。放電前后要保持一定的時間間隔，以免由于兩次放電的時間間隔太短，間隙內(nèi)部沒有充分去游離，而造成放電電壓偏低或分散性較大。一般時間間隔不少于10s。FS型避雷器工頻放電電壓的數(shù)值應(yīng)在下表所示的范圍內(nèi)。不帶并聯(lián)電阻不帶并聯(lián)電阻(FS型型)避雷器試驗避雷器試

34、驗這類試驗雖然比較簡單，但有些問題仍值得注意：(5) 試驗電壓波形畸變問題。由上述，工頻放電電壓標(biāo)準(zhǔn)值有上限和下限，低于下限或超過上限均為不合格，因此測量電壓時必須盡量準(zhǔn)確。而做工頻放電試驗時大都使用一般的電壓表，即讀數(shù)為電壓的有效值。當(dāng)電源波形畸變時，電壓最大值與有效值的比等于2，這時測量到的電壓就有誤差。其原因是電源中諧波的影響。消除諧波影響的方法有： 1)采用線電壓。當(dāng)相電壓波形畸變而影響測量結(jié)果時，可采用線電壓作電源進行測量，因為線電壓中無3次諧波分量。具體做法是，在試驗回路中串接一個三相調(diào)壓器取線電壓作試驗電源，其試驗接線如圖示。 試驗時，只要準(zhǔn)確測得三相調(diào)壓器輸出電壓為220V，三

35、相調(diào)壓器就可不再調(diào)整。再把這一電壓輸入交流耐壓試驗機就可測FS型閥式避雷器工頻放電電壓。此法簡單、易行(若在三相調(diào)壓器耐壓試驗機之間加一只閘刀，就更為安全)。不帶并聯(lián)電阻不帶并聯(lián)電阻(FS型型)避雷器試驗避雷器試驗 過去，某供電局在變電站內(nèi)測試時，大批FS型避雷器工頻放電電壓不合格，拆回供電局復(fù)試大部分都合格。串接三相調(diào)壓器后基本解決了這一問題。這里僅將幾只避雷器(FS-10型)的工頻放電電壓數(shù)據(jù)列入表中。 盡管各次試驗操作過程中難免存在升壓速度和讀表偏差，但這些數(shù)據(jù)基本上還是反映出串接三相調(diào)壓器后的效果。按FS-10型避雷器工頻放電電壓2333kV考慮，誤判斷率大大降低，試驗數(shù)據(jù)基本上接近于

36、回局復(fù)試測得的實際值(試驗人員認(rèn)為之所以存在偏差不僅是由于操作原因，更重要的是除3次諧波外其他諧波干擾仍然存在)。這就大大防止了避雷器被誤判報廢，對搞好防雷工作起到了較好的作用。這種方法對其他重要電力備的交流耐壓試驗也是可行的。不帶并聯(lián)電阻不帶并聯(lián)電阻(FS型型)避雷器試驗避雷器試驗消除諧波影響的方法有：2)濾波。在試驗變壓器低壓側(cè)并聯(lián)電容或電容電感串聯(lián)諧振電路，使諧波電流有一低阻抗分路。3)采用峰值電壓表測量。(6)工頻放電電壓與大氣條件的關(guān)系問題。FS型避雷器的工頻放電電壓值由間隙放電特性決定。而間隙的放電特性除與間隙本身結(jié)構(gòu)、距離等有關(guān)外，還與大氣條件有關(guān)，由于避雷器間隙是均勻電場，所以

37、其放電電壓只與溫度和壓力有關(guān)，通常引入氣體的相對密度進行校正：式中，b，試驗條件下的氣壓(Pa)；t，試驗時的溫度()。 我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的避雷器的工頻放電電壓值是在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下的放電電壓值，因此在任意條件下測出的數(shù)值應(yīng)換算到標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下的數(shù)值才能判斷出其是否合格。例如，F(xiàn)S-10型避雷器在大氣條件為94654Pa，t=28時測得工頻放電電壓為24.5kV，而新裝避雷器的驗收標(biāo)準(zhǔn)為2631kV，若不換算，則可能誤判斷為不合格。若測量值換算到標(biāo)準(zhǔn)大氣壓條件下，為26.9kV，避雷器工頻放電電壓合格。6.3 帶有并聯(lián)電阻避雷器試驗帶有并聯(lián)電阻避雷器試驗 一、特點一、特點 在FZ型等避雷器中，為了改

38、善其滅弧特性，增加了并聯(lián)(分路)電阻，由于在結(jié)構(gòu)上增加了并聯(lián)電阻，因而就決定了它們與FS型避雷器在試驗上有不同的特點。 (1) 增加試驗項目。為了檢查并聯(lián)電阻的通斷和接觸情況及非線性系數(shù)是否近似相等，增加了測量電導(dǎo)電流及檢查串聯(lián)組合元件的非線性系數(shù)差值。 (2) 限制測量工頻放電電壓的加壓時間。這是因為采用并聯(lián)電阻后，在做工頻放電試驗時，并聯(lián)電阻上會有電流流過，而且并聯(lián)電阻的熱容量不大，所以在接近放電電壓時，如果升壓時間拖得較長，就會使并聯(lián)電阻因發(fā)熱而損壞，故對FZ型等帶并聯(lián)電阻的避雷器進行工頻放電試驗(只在解體大修后)時，加壓時間就提出了特殊要求。在有關(guān)技術(shù)條件中規(guī)定，加壓超過滅弧電壓以后的

39、時間應(yīng)不大于0.2s。間隙放電后，通過避雷器的電流應(yīng)在0.5s內(nèi)切斷，電流幅值應(yīng)限制在0.2A以下。帶有并聯(lián)電阻避雷器試驗帶有并聯(lián)電阻避雷器試驗二、試驗項目二、試驗項目(一) 測量絕緣電阻n測量絕緣電阻的目的主要是檢查并聯(lián)電阻通斷和接觸情況以及內(nèi)部受潮、套管裂紋等缺陷。測量方法與FS型避雷器完全相同，可采用5000V電動兆歐表，其測量結(jié)果與前一次或同類型的測量數(shù)據(jù)進行比較，不應(yīng)有顯著變化。 n測量底座的絕緣電阻的目的主要是檢查底座的絕緣情況，其測量結(jié)果也采用比較法進行判斷。(二) 測量電導(dǎo)電流及檢查串聯(lián)組合元件的非線性因數(shù)差值n 將直流電壓加于帶并聯(lián)電阻避雷器兩端所測得的電流稱為電導(dǎo)電流。測量

40、電導(dǎo)電流是帶并聯(lián)電阻避雷器的一個十分重要的項目，測量的目的是檢查避雷器的并聯(lián)電阻是否受潮、老化、斷裂、接觸不良以及非線性因數(shù)a是否相配。測得的電導(dǎo)電流若顯著降低，則表示并聯(lián)電阻斷裂或接觸不良，反之表示并聯(lián)電阻受潮或瓷腔內(nèi)進潮；若逐年降低，則表示并聯(lián)電阻劣化。帶有并聯(lián)電阻避雷器試驗帶有并聯(lián)電阻避雷器試驗二、試驗項目二、試驗項目(二) 測量電導(dǎo)電流及檢查串聯(lián)組合元件的非線性因數(shù)差值n試驗接線可以采用半波整流電路或60kV直流試驗器，當(dāng)采用半波整流電路時，應(yīng)在整流電路中加濾波電容器，這是因為帶并聯(lián)電阻的避雷器的電導(dǎo)電流較大，當(dāng)電壓脈動大時會給測量帶來誤差。現(xiàn)場實踐證明，對于帶并聯(lián)電阻的避雷器，試驗電

41、壓變化24%時，其電導(dǎo)電流變化1015。n為了保證測量的準(zhǔn)確性，技術(shù)條件(JB 487 64)規(guī)定，直流電壓的脈動不應(yīng)超出正負(fù)1.5。從吉林及云南等省有關(guān)部門的專門試驗得知，當(dāng)濾波電容為0.1F時，電壓脈動為0；當(dāng)濾波電容為0.055F時，電壓脈動為3左右。對于110kV元件，用0.066F的耦合電容器試驗時，電壓脈動小于1，且電導(dǎo)電流無明顯變化。n基于上述經(jīng)驗，規(guī)程中規(guī)定，濾波電容的數(shù)值，一般為0.010.1 F ，而且規(guī)定在高壓側(cè)測量電壓。測量電導(dǎo)電流時的試驗電壓如下表所示。由兩個及以上元件組成的避雪器，應(yīng)對每一個元件進行測試。帶有并聯(lián)電阻避雷器試驗帶有并聯(lián)電阻避雷器試驗二、試驗項目二、試

42、驗項目(二) 測量電導(dǎo)電流及檢查串聯(lián)組合元件的非線性因數(shù)差值帶有并聯(lián)電阻避雷器試驗帶有并聯(lián)電阻避雷器試驗二、試驗項目二、試驗項目(二) 測量電導(dǎo)電流及檢查串聯(lián)組合元件的非線性因數(shù)差值n試驗電壓應(yīng)在高壓側(cè)測量，現(xiàn)場絕緣試驗實施導(dǎo)則(DL 474.5 92)推薦采用高阻器串串微安表(或用電阻分壓器接電壓表)進行測量，不推薦用靜電電壓表測量，因誤差較大，尤其是高于30kV的靜電電壓表更不宜使用。也不能使用成套裝置上的儀表測量。測量系統(tǒng)應(yīng)經(jīng)過校驗。測量誤差不應(yīng)大于2。n測量電導(dǎo)電流時，應(yīng)盡量避免電暈電流的影響，如果避雷器的接地端可以斷開時，微安表應(yīng)接在避雷器的接地端；若避雷器的接地端不能斷開時，微安表

43、應(yīng)接在高電位處，從微安表到避雷器的引線應(yīng)加屏蔽，讀數(shù)時要注意安全。測量電導(dǎo)電流用的微安表，其準(zhǔn)確度宜大于1.5級。 帶有并聯(lián)電阻避雷器試驗帶有并聯(lián)電阻避雷器試驗二、試驗項目二、試驗項目(二) 測量電導(dǎo)電流及檢查串聯(lián)組合元件的非線性因數(shù)差值n當(dāng)避雷器由多個帶有分路電阻的元件組裝而成時，還必須校核它們的非線性因數(shù)a是否相近，a的數(shù)值可由下式?jīng)Q定： 每個元件的非線性因數(shù)a應(yīng)在0.250.45之間。所謂非線性因數(shù)差值是指同一串聯(lián)元件組中兩個元件的非線性因數(shù)的差值。帶有并聯(lián)電阻避雷器試驗帶有并聯(lián)電阻避雷器試驗二、試驗項目二、試驗項目(二) 測量電導(dǎo)電流及檢查串聯(lián)組合元件的非線性因數(shù)差值對測試結(jié)果進行綜合分析判斷如下：(1) FZ，F(xiàn)CZ、FCD型閥式避雷器的電導(dǎo)電流參考值，如表1、表2和表3所示，但與歷年測試數(shù)據(jù)相比，不應(yīng)有明顯的變化。通常，電導(dǎo)電流明顯增加表明其內(nèi)部受潮；電導(dǎo)電流顯著降低，可能是并聯(lián)電阻斷裂或開焊，而逐年降低則表示并聯(lián)電阻劣化。帶有并聯(lián)電阻避雷器試驗帶有并聯(lián)電阻避雷器試驗對測試結(jié)果