无间隙金属氧化物避雷器试验.doc

无间隙金属氧化物避雷器结构和试验培训教案一.避雷器对系统安全运行的作用1. 电力系统运行的可靠性，在很大程度上取决于设备的绝缘水平及工作状况2. 绝缘配合的实质是在技术上处理好各种作用电压、限压措施及设备绝缘耐受能力三者之间的互相配合关系，达到在经济上和安全运行上总体效益最高3. 对于运行维护部门，在各种电气设备绝缘水平已确定、设备可能承受的各种电压已由系统运行方式确定的情况下，保证限压措施的有效性对确保系统安全运行意义重大二.避雷器分类1. 保护间隙2. 排气式避雷器3. 阀式避雷器a) 普通阀式避雷器b) 磁吹避雷器4. 氧化锌避雷器（又称金属氧化物避雷器和MOA）三.各类避雷器的特点1. 间隙和管式避雷器的缺点a) 伏秒特性太陡，放电分散性大，绝缘配合困难b) 动作后形成幅值很高的截波，危及变压器绝缘2. 氧化锌避雷器的优点a) 保护性能优越残压低、相应时间快、陡波特性平坦b) 无续流，动作负载轻，耐重复动作能力强c) 通流容量大d) 性能稳定，抗老化能力强e) 结构简单，尺寸小，易于批量生产，造价低3. 复合外套氧化锌避雷器的优点a) 复合外套外绝缘湿闪电压高、耐污能力强b) 硅橡胶外套具有憎水性，相同爬距其污闪电压高于瓷套c) 具有良好的防爆性能d) 实芯结构，没有气体急速膨胀问题，又可延缓冲击力e) 具有优异的密封性能f) 体积小、重量轻，有利于运输和安装，适合于线路型避雷器，如10kV配电型体积为原瓷套型的1/3，重量为1/4，110kV重量相当于瓷套型的1/5四.氧化锌避雷器结构 瓷套型MOA 复合型MOA GIS型MOA五.氧化锌避雷器阀片伏安特性六.氧化锌避雷器的主要电气参数1. 持续运行电压（Uc）：允许持久地施加在避雷器端子间的工频电压有效值。2. 额定电压（Ur）：施加到避雷器端子间的最大工频电压有效值，按照此电压所设计的避雷器，能在规定的动作负载试验中确定的暂时过电压下正确地动作。它是表明避雷器运行特性的一个重要参数，但它不等于系统标称电压。3. 工频参考电压（Uref.ac）：在避雷器通过工频参考电流时测出的避雷器的工频电压最大值除以2。通常Uref低于或接近于“拐点”，高于Ur。 Uref .ac的作用是选择试品，对于用户作为监控运行情况的参考。4. 工频参考电流（Iref.ac）：用于确定避雷器工频参考电压的工频电流阻性分量的峰值。工频参考电流应足够大，使杂散电容对所测避雷器参考电压的影响可以忽略，该值由制造厂规定。典型范围为每平方厘米电阻片面积0.05 1.0mA。5. 直流参考电压（Uref.dc）：在避雷器流过直流参考电流时测出的避雷器的直流电压平均值。6. 直流参考电流（Iref.dc）：用于确定避雷器直流参考电压的直流电流平均值。通常取1 5mA。7. 0.75倍直流参考电压下漏电流：0.75U1mA下漏电流一般不超过50mA。多柱并联和额定电压216kV以上的避雷器漏电流由制造厂和用户协商规定。8. 标称放电电流（In）：用来划分避雷器等级的、具有8/20波形的雷电冲击电流峰值，为120kA。9. 残压（Ures）a) 放电电流流过避雷器时其端子间最大电压峰值。b) 雷电冲击电流（8/20S）残压c) 陡波冲击电流（1/5S）残压d) 操作冲击电流（30/80S）残压10. 避雷器保护水平a) 雷电冲击保护水平b) 陡波电流冲击下最大残压除以1.15和雷电冲击最大残压两值中较大者为避雷器的雷电冲击保护水平c) 操作冲击保护水平d) 避雷器的操作冲击保护水平是规定的操作电流冲击下最大残压11. 荷电率：表征单位电阻片上的电压负荷，是氧化锌避雷器的持续运行电压峰值与参考电压的比值。荷电率的高低对避雷器老化的影响很大。荷电率一般采用45 75，甚至更高。12. 压比：避雷器雷电冲击残压与参考电压之比，例如10kA压比为U10kA/U1mA。压比越小，保护性能越好，目前产品压比约为1.62.0。六.避雷器的选择1. 从使用的观点出发，无间隙金属氧化物避雷器的特性可分为保护特性和运行特性。其保护特性仅由保护水平决定。其运行特性有：额定电压，冲击通流能力（雷电通流能力，长持续时间耐受能力），工频电压耐受时间特性，耐污性能，压力释放等级等2. 避雷器的压力释放等级主要是由系统的容量和避雷器的安装点决定的。具有独立的属性。 3. 避雷器的保护特性和运行特性是互相制约的。4. 当系统条件一定，阀片性能一定的条件下，若避雷器额定电压提高，该避雷器允许的持续运行电压就高，避雷器耐受工频电压的能力随之提高，避雷器的能量吸收能力亦随之提高，但保护裕度减小了（即标称电流下残压高了）。若额定电压降低，耐受工频电压能力降低，能量吸收能力降低，但保护裕度增大了（即标称电流下残压低了）。 5. 若对系统的情况掌握的清楚（系统的接地方式，过电压的幅值及持续时间等），则可以制造最佳的额定电压值以取得较大的保护裕度。6. 若对系统的情况了解的不准确，则选择的额定电压就要高些，这样保护裕度就要小些，被保护物的绝缘所受电应力就要大些。这种情况如选择较低的额定电压，避雷器就可能出安全事故。7. 同一电压等级的系统，接于相地间的，相相间的，中性点的避雷器其定额电压是不同的。8. 同一个变电站同一个电压侧，其线路型避雷器和母线型避雷器额定电压也是不同的。七.避雷器型号说明-n 产品型式：Y-金属氧化物避雷器n 外套类型：H-复合外套 其他外套不表示n 标称放电电流（kA）n 结构特征：W-无间隙 C -带串联间隙n 保护类型：S-配电型 R-电容器 T-铁道 Z或无-电站 X-线路 F-SF6组合电器 N中性点n 设计序号：以数字表示n 避雷器额定电压（kV）n 标称放电电流下的残压（kV）例如： Y10W-420/958 瓷套、标称放电电流10kA、无间隙、（电站型）额定电压420kV、标称放电电流下残压958kVY5WZ-17/45瓷套、标称放电电流5kA、无间隙、电站型额定电压17kV、标称放电电流下残压45kVHY5WS2-17/50复合外套、标称放电电流5kA、无间隙、配电型、产品设计序号2、额定电压17kV、标称放电电流下残压50kV八无间隙金属氧化物避雷器试验内容1. 绝缘电阻试验2. 直流1mA电压U1mA及0.75 U1mA 下的泄漏电流测量3. 运行电压下的交流泄漏电流测量4. 工频参考电流下的工频参考电压测量5. 底座绝缘电阻试验6. 放电计数器试验九.建议的试验流程如下：直流1mA电压U1mA及0.75 U1mA 下的泄漏电流测量工频参考电流下的工频参考电压测量运行电压下的交流泄漏电流测量绝缘电阻试验放电计数器试验底座绝缘电阻试验十.测量避雷器及底座绝缘电阻1. 试验目的：测量无间隙金属氧化物避雷器的绝缘电阻可以初步判断避雷器内部是否受潮。测量底座绝缘电阻判断底座绝缘是否良好。2. 试验方法：使用2500V及以上兆欧表。3. 判断方法：无间隙金属氧化物避雷器：35kV以上，绝缘电阻不低于2500M；35kV及以下，绝缘电阻不低于1000M。4. 底座绝缘电阻：自行规定，可在带电情况下检查。十一.直流1mA电压U1mA及0.75 U1mA 下的泄漏电流测量1. 试验目的：为了检查氧化锌阀片是否受潮或者是否劣化，确定其动作性能是否符合产品性能要求。2. 试验方法：试验采用高压直流发生器进行试验，选用的试验设备额定电压应高于被试验设备的直流1mA电压，正常的试验顺序是测量出直流1mA电压以后，再在0.75 U1mA 电压下测量泄漏电流的大小。3. 判断方法：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50A，且与初始值相比较不应有明显变化。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。4. 注意事项：a) 由于无间隙金属氧化物避雷器优异的非线性特性，在直流泄漏电流超过200A时，此时电压升高一点，电流将会急剧增大，所以此时应该放慢升压速度，在电流达到1mA时，读取电压值；b) 由于无间隙金属氧化物避雷器表面的泄漏原因，在试验时应尽可能的将避雷器瓷套表面擦拭干净。如果仍然试验直流1mA电压不合格，应在避雷器瓷套表面装一个屏蔽环，让表面泄漏电流不通过测量仪器，而直接流入地中；c) 直流1mA电压试验值与产品出厂值相比较，变化不应该大于5%；d) 泄漏电流应该在高压侧读表，而且测量电流的导线必须使用屏蔽线；e) 测量时应记录环境温度，阀片的温度系数一般为0.050.17%，即温度升高10度，直流1mA电压约降低1%，所以如果在必要的时候应该进行换算。以免出现误判断。十二.运行电压下的交流泄漏电流测量1. 试验目的：测量运行电压下的交流泄漏电流能够判断无间隙金属氧化物避雷器的状况。2. 试验方法：按图1进行避雷器交流试验接线。3.4. 避雷器交流试验接线示意图5. 判断方法：该试验主要的判断方法是将相邻的避雷器试验数据进行比较，并且与以前试验的数据进行比较来判断设备是否运行正常。6. 注意事项：试验时需记录环境温度和相对湿度以及试验施加的电压，并且应该注意瓷套表面的清洁程度；同时要求注意相邻避雷器的影响（即相间干扰）。十三.工频参考电流下的工频参考电压测量1. 试验目的：该试验项目能判断避雷器的老化、劣化程度。2. 试验方法：试验接线图同图1，当通过避雷器的阻性电流为工频参考电流大小时读取工频电压的数值，这个电压就是工频参考电压。3. 判断方法：避雷器工频参考电流下的工频参考电压必须大于避雷器的额定电压。4. 注意事项：a) 试验中的环境温度宜为2015C，多节避雷器应该对每节单独进行试验，如果一相中有一节不合格，应更换该节避雷器。b) 试验中尤其应该注意由于试验电压对于避雷器而言相对较高（超过额定电压），所以在到达工频参考电流时应该缩短试验时间，施加工频参考电压的时间应严格控制在10s以内。十四.放电计数器试验试验目的：该试验项目能判断计数器是否状态良好，判断其能否正常动作。试验方法：可以采用专门的放电计数器测试仪器或者采用并联电容充放电的方法。判断方法：测试3-5次，均应正常动作。十五.氧化锌避雷器的运行维护1. 外部瓷套是否有破损和裂纹2. 密封是否良好、是否有密封脱落或龟裂3. 引线是否有松动、断线或断股现象4. 安装是否牢固、良好，包括本体和接线端子5. 计数器动作是否正常6. 瓷套表面的脏污情况，必要时进行清扫7. 端子和金属件上是否有不正常变色和熔孔十六.氧化锌避雷器爆炸原因60制造质量问题，25运行不当，6选型不当1. 受潮引起爆炸的主要原因2. 结构设计不合理3. 参数选择不当a) 生产厂额定电压和持续运行电压取值偏低b) 运行部门选型不当4. 运行部门操作不当5. 老化问题6. 密封不良或漏气，使潮气或水份侵入a) 密封胶圈永久性压缩变形指标达不到设计要求b) 两端盖板加工粗糙、有毛刺将防爆板刺破。盖板采用铸造质量极差的铸铁件，砂眼多，密封槽因此而出现缺口，使密封胶圈失效c) 组装时漏装密封胶圈或将干燥剂袋压在密封圈上或密封胶圈移位，或未将充氮气的孔封死d) 装氮气的钢瓶未经干燥处理，充氮时带入潮气e) 瓷套质量低劣，受损后出现不易察觉的贯穿性裂纹7. 总装车间环境不良，或装入瓷套的阀片或绝缘件有潮气十七.影响合成套避雷器质量的因素合成套避雷器结构上主要由三部分构成1. 复合外套2. 阀片固定部件3. 阀片三个组成部分的工艺和质量是决定复合外套氧化锌避雷器的质量好坏的关键1) 复合外套a) 以高分子硅橡胶材料为主，经过科学的配料，严格的工艺混炼，然后与芯体整体硫化而成，在此过程中芯体与硅橡胶的粘接极为重要。b) 有的厂家为节约成本，采用三元乙丙橡胶，有的厂家虽说也采用硅橡胶原料，但在配料过程中大量添加沉淀法白炭黑、甚至硅粉等低成本原料，导致复合外套电性能和老化性能极差。2) 阀片固定部件a) 芯体结构直接决定着产品的密封性能b) 玻璃布管防爆式c) 热缩管式d) 玻璃丝布缠绕阀片，玻璃丝布外表涂稀释环氧e) 用环氧侵润的玻璃丝缠绕阀片f) 综合检验避雷器芯体结构及复合外套，最有效可g) 行的方法是沸水煮试验3）阀片a) 应重视厂家生产环境、原料选用、工艺要求、工序管理、设备配置b) 有些阀片厂家不论避雷器技术性能特点以及对阀片的性能要求，只是将阀片低价转卖给避雷器组装厂家，使避雷器质量根本无法控制。有些厂家为了减少投入、降低成本，不仅生产环境及生产设