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氧化锌避雷器试验 四格风电场黄文显2013年09月21日 1推荐书籍做什么 怎么做 怎么分析 1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 20062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 19963 电力设备交接和预防性试验规程 中国大唐集团公司企业标准Q CDT107001 20054广西电网公司企业标准电力设备交接和预防性试验规程Q GXD126 01 20065电力行业标准 现场绝缘试验实施导则避雷器试验DL475 5 92 6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讲课内容 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作业 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 2MOA的更名 讨论 避雷器作用 機器 端子電圧 機器 絶縁 避雷器 抑制電圧 制限電圧 雷 開閉 過電圧 電流 系統 常規対地電圧 理想的 過電圧抑制図 保護裕度 电气设备 机器 冲击性过电压 透过波 绝缘等级 LIWV 冲击电流 设备的绝缘等级 LIWV 保护裕度 避雷器抑制电压 残压 系统的常规对地电压 雷 操作冲击过电压引起的冲击电流 I 理想的过电压抑制图 设备的端子电压 V 3避雷器的作用续 单相接地故障过电压 一 小电流接地系统 U非 U相 1 装有消弧线圈 2 无消弧线圈 比还要大 约为1 1倍线电压 35kV系统单相接地时非故障相电压为38 5kV 40 5kV 二 大电流接地系统非故障相的工频电压升高不大于1 4倍的相电压 即0 8倍的线电压 220kV系统单相接地时非故障相电压为为176kV Y10W5 216 562额定电压 216kV 持续工作电压 168 5kV 直流1mA参考电压 314kV 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 1997 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 4两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 20 s 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 6 1MOA试验项目一 交接1 6 1MOA试验项目一 交接2 6 2MOA试验项目二 预试 6 3MOA试验项目意义 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U1mA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 75 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 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 直流参考电压与工频参考电压 6 3MOA试验项目意义续 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 以扶绥县上龙变电站为例 型号 Y10W5 216 562额定电压 216kV 持续工作电压 168 5kV 出厂日期 2005 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 2005 7 10 6 4 1MOA交接试验项目举例一 220kV 6 4 2MOA交接试验项目举例二 500kV 以500kV溯河变电站为例 型号 Y20W5 444 1050w额定电压 444kV 持续工作电压 324kV 出厂日期 2005 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 2004 01 08 6 4 2MOA交接试验项目举例二 500kV 6 5MOA预试试验项目举例 编号及安装位置 500kV贺州变电站贺罗I线 试验时间 2005年12月10日温度 11 6 湿度 83 使用仪器 AST直流高压发生器仪器编号 250 1 6 5MOA预试试验项目举例续 6 6GIS 气体绝缘组合电气系统 的MOA试验 6 7线路MOA试验 1 试验项目同6 2 2 第1 5项周期均为必要时 3 第6项为新投运后半年内测量一次 运行一年后每年雷雨季前一次 或必要时 6 8低压 220 380V等其它 的MOA 1用500V兆欧表测阀片电阻值 如读数在2M 以上 说明正常 如读数为零 说明阀片已坏 如读数为无穷大 说明熔丝已断 避雷器不能使用 对低压避雷器施加直流电压 用直流毫安表和电压表测量避雷器的泄漏电流和U1mA 对于220V避雷器 U1mA 500V 600 对于380V避雷器 U1mA 800V 1200 为正常 根据厂家要求来作 如乐滩电厂灭磁组件中的非线形电阻U10mA I50 U10mA 还要考虑是几串几并 4串2并 的要求可能又不一样 7 1直流高压发生器的原理 7 2直流高压发生器的原理 7 3直流高压发生器的原理 7 4直流高压发生器的原理 7 5直流高压发生器的结构 7 6直流高压发生器的结构 1顶帽2电容3上下连接螺栓4接地砖头5硅堆6测压电阻杆7上下节倍压筒8上下节对准标志9上下节倍压筒10连接插座11中频变压器12内藏式撑脚 7 7直流高压发生器的结构 7 8直流高压发生器的接线 7 9直流高压发生器的接线 7 10直流高压发生器的故障现象 8 1MOA直流泄漏试验接线一 以500kV三节避雷器为例 8 1MOA直流泄漏试验接线一 续1 8 1MOA直流泄漏试验接线一 续2 8 1MOA直流泄漏试验接线一 续3 8 2MOA直流泄漏试验接线二 8 3MOA直流泄漏试验接线三 8 3MOA直流泄漏试验接线三 续1 8 3MOA直流泄漏试验接线三 续2 8 3MOA直流泄漏试验接线三 续3 8 3MOA直流泄漏试验接线三 续3 8 4MOA直流泄漏试验危险点 1试验中控制台应与高压引线或分压器保持足够的距离 以防感应电压危及人生安全 2直流发生器的控制台和分压器一定要与地可靠连接 3绝缘棒连接的高压引线与避雷器的挂靠一定要稳 以防试验过程中风吹将高压带电线吹到人或其它设备上 4试验过程中 尤其是直流试验三 升流升不上去时 停下来检查接线 不要强制加压 当三节U1mA不等时 电压加在P或Q点是有讲究的 8 5MOA直流泄漏试验危险点举例 编号及安装位置 500Kv平果站2 主变500Kv试验时间 2005年01月29日温度 16 8 湿度 68 使用仪器 苏州华电ZGS高压直流发生器仪器编号 21 305006注意 三节避雷器的U1mA不一样 8 5MOA直流泄漏试验危险点举例续 8 6MOA直流泄漏试验误差 以500kV的三节避雷器为例 假设三节特性一致 分析母线侧那一节的测量误差如右图直流试验接线 8 6MOA直流泄漏试验误差续1 如图 可知 1 电流误差为 2 设三节避雷器的伏安特性差不多 3 非线性系数 与电流密度有关 对于MOA 一般为0 01 0 04 在大的雷电流 10kA 下 8 6MOA直流泄漏试验误差续2 设上节施加电压为U 则 4 因中下节伏安特性一致 故 5 由 4 5 得 6 7 将其带入 2 可得 8 6MOA直流泄漏试验误差续3 可见 测量误差很小 这种测量方法较准确 9 1如何排除表面影响1 9 2如何排除表面影响2 9 3如何排除表面影响3 9 4如何排除表面影响4 10MOA的放电记数器试验 1专用的能产生模拟标准雷电流 电压的避雷器放电记录器校验仪 电流多大 电压多高 中华人民共和国机械行业标准交流无间隙金属氧化物避雷器用监测器JB T10492 2004规定8 20微秒上 下记数电流 20kA 50A 范围内任意作用下 均应准确地做出记数指示 2兆欧表加电容器电压高还是要电量容大 合适的电压及电容量 电流波形 11 1MOA带电测试原理 11 2MOA带电测试接线 11 3MOA带电测试危险点 1选取电压信号时 先查电压互感器的二次端子号 最好是二次人员配合 只能从计量或测量端子引 千万不能从保护端子引 以免误动作 2测出参数后 电压引线一定要先拔互感器侧的端子 再拔面板上的端子 否则 下雨天 先拔后者而前者未拔易短路 11 3MOA带电测试危险点续1 11 3MOA带电测试危险点续2 11 3MOA带电测试危险点续3 11 3MOA带电测试危险点续4 11 3MOA带电测试危险点续5 3如是ABB的计数器 因其内阻小 电流信号的选取需找一个国产计数器备用 先装备用的 再拆ABB的计数器 见前三页 试验后 先装ABB的计数器 再拆备用的计数器 4拆完电压电流线后再拆地线 否则可能挨打 5雷雨前或远方有雷云时 立即停止试验 即便是最后一组的最后一相 11 4MOA带电测试结果分析 1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2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3由于基波阻性电流比较稳定 也可从Ir1p判断 但从电压电流角度 判断更有效 因为90 相当于介损角 如果规定阻性电流小于总电流得25 对应得 为75 无干扰时 右表4有干扰时 认为B相为0 A相误差为 2 4 A相误差为 2 4 12 1MOA在线监测思想 诊断评估技术的限制 计划经济体制的制约 电力系统的检修是以事后维修 预防性计划检修为主的检修体制目前状态检修研究得到了国内外广泛重视 成为近十年来国际研究热点 实施状态检修 可以有效的延长设备的检修周期 节省维修费用 可以延长设备的预试周期 节省预试费用 可以在设备发生故障前 根据设备相关故障征兆 提前进行检修 避免设备 特别是大型设备损坏事故的发生 可以减少因设备的非正常停运造成的停电损失 此外 状态检修的实施 还可以减低现场运行和检修人员的劳动强度全面的监测避雷器的泄漏电流 阻性电流和三次谐波电流 使之更能反映避雷器的运行状态 为避雷器的安全评估提供有力工具 12 2ZnO 3型MOA在线监测原理 13 1避雷器事故1 1中性点不接地系统避雷器爆炸事故事件某10kV变电所于一日凌晨6时 发现10kV侧母线不平衡 A B C三相电压分别为9 5 8 2kV 波动严重 后经查明10kVB相断线引起 8点40分 值班员听到警铃 并看到C相电压为零 另两相电压升高 调度员命令断开电压互感器并立即检查 发现C相线圈烧废 检修人员随即找了一个新的换上 14 36投运 但不到半个小时 忽然听到开关柜一声巨响 10kV电压指零又恢复到正常值 后查明是避雷器爆炸 13 1避雷器事故1续 原因变电所10kV系中性点不接地 28日凌晨6时 B相断线引起时形成单相弧光接地 引起系统振荡 产生间歇性过电压 致A C相电压升高 因未及时切断故障线路 使互感器及避雷器长时间在非正常电压下 互感器过流而烧废 避雷器的在高于正常泄漏电流情况下老化 当系统再次投入运行发生振荡过电压时 发生避雷器爆炸事件 教训C相线圈为什么会烧废 避雷器性能如何 需要思考和试验 13 2避雷器故障诊断实例2 3避雷器泄漏电流过大引起的补偿电容器运行声音异常事件某变电所四月将少油断路器SN10 10更换为ZN28 10型真空断路器 为防止操作过电压就装了HYWS2 16MOA 十月发现电容器发出 嗡嗡 异响 电流指针剧烈摆动 但无事故信号 运行人员将电容器停运 13 2避雷器故障诊断实例2续 原因排除电流 电压互感器连接线松动的可能性 对电容器 避雷器进行试验 发现C相避雷器75 U1mA的泄漏电流超过50 A 更换后故障现象消失 教训及时测量 测量值与初始值相比有明显变化应加强监视 及时发现异常设备 并予以消除 以免事故范围扩大 13 3避雷器故障诊断实例3 4避雷器泄漏电流大的故障诊断事件某地金桥站购买避雷器Y2W100 260出厂数据合格 而到现场75 U1mA下的泄漏电流均超过50 A 已经排除仪器仪表 天气和接线的因素外 数据仍然大 13 3避雷器故障诊断实例3续 原因由于金桥站一次设备在室内 该TV MOA间隔中 两者相距很近 直流试验电压 150kV 对电容式电压互感器的分压电容有冲放电现象 导致75 U1mA下的泄漏电流偏大 而将电容式电压互感器的分压电容两端短接接地 试验数据合格 教训综合分析 13 4避雷器故障诊断实例4 5避雷器泄漏电流大的故障诊断事件南阳避雷器厂Y10W 200 520W1997年7月出厂 三相均超标 13 4避雷器故障诊断实例4续 原因安装时上下节固定时出问题 上下节封闭不严导致下雨时进水受潮 全部更换为南阳避雷器厂Y10WZ 200 520W2000年3月出厂 三相均合格 13 5避雷器故障诊断实例5 5避雷器泄漏电流大的故障诊断事件南阳避雷器厂Y5W 421993年2月出厂 A相均超标 13 5避雷器故障诊断实例5续 原因氧化锌阀片老化 A相更换为南阳避雷器厂Y5WZ 52 7 520W2001年1月出厂 数据合格 13 6避雷器故障诊断实例6续 社门山变 2主变35kV侧中性点避雷器计数器损坏情况110kV社门山变新 2主变 50MVA 原主变容量为20MVA 于2008年7月5日投运 2主变投运后 陆续发生 2主变35kV侧中性点避雷器计数器损坏 共有3次 具体情况如下 2主变35kV中性点避雷器型号为Y5W 33 南洋避雷器厂生产 2008年7月1日将有轻微渗水的计数器更换为JCQ C1型监测器 西安远航塑胶电气有限