避雷器的安全運行與預(yù)防性試驗

春回大地，萬物復(fù)蘇，“驚蟄”之后，雷聲漸起。轟隆隆的雷聲帶給龜裂土地的是久違的甘霖，帶給縱橫電網(wǎng)的卻是挑戰(zhàn)和對決。在漫漫的未來征途上，人類也有智慧循序漸進(jìn)征服肆意兇焊萬鈞雷霆，確保電網(wǎng)無恙。防雷保護(hù)已不是什么新話題，但防雷保護(hù)總離不開避雷器，避雷器是一種過電壓保護(hù)設(shè)備，采用避雷器與電氣設(shè)備并聯(lián)運行，能有效地保護(hù)過電壓對電氣設(shè)備的損壞。當(dāng)出現(xiàn)大氣過電壓時，避雷器即能放電，將雷電流泄入大地，從而限制被保護(hù)設(shè)備絕緣上的過電壓，使設(shè)備的絕緣免受損傷或擊穿;當(dāng)過電壓消失后，避雷器火花間隙迅速恢復(fù)對地絕緣，自動將工頻續(xù)流截斷，恢復(fù)到正常運行狀態(tài)。

避雷器防雷保護(hù)的效果，取決于避雷器的殘壓、侵入波陡度，以及避雷器與被保護(hù)設(shè)備之間的電氣距離，而關(guān)鍵在于接地，完善可靠的保護(hù)接地裝置是避雷器安全運行的必備條件。但在運行管理中，運行人員容易產(chǎn)生一種麻痹思想，認(rèn)為電氣設(shè)備已安裝防雷避雷器就可高枕無憂。然而忽略了避雷器本身還可能存在著各種缺陷和隱患。為能及時發(fā)現(xiàn)避雷器運行中可能潛伏的各種缺陷與隱患，因而必須按規(guī)程規(guī)定，對避雷器進(jìn)行周期性的預(yù)防性試驗，確保避雷器安全掛網(wǎng)運行，避免因避雷器的故障而造成跳閘或停電事故。

一、避雷器的安全運行條件

1.避雷器選擇使用的一個共同原則：避雷器的額定電壓應(yīng)不低于安裝地點電網(wǎng)的額定電壓，在避雷器的選用上其伏秒特性上限應(yīng)低于被保護(hù)設(shè)備的伏秒特性下限。避雷器殘壓也應(yīng)小于被保護(hù)設(shè)備絕緣耐壓的允許程度，其數(shù)值應(yīng)小于沖擊波的幅值。

2.避雷器的滅弧電壓應(yīng)大于安裝地點電網(wǎng)的最高工頻相電壓，即在系統(tǒng)發(fā)生單相接地情況下，避雷器也能可靠地熄滅工頻續(xù)流電弧。

3.伏秒特性曲線是表征避雷器火花間隙在沖擊電壓與作用下放電性能的曲線，即火花間隙的放電電壓與作用時間的關(guān)系。為此，避雷器火花間隙的伏秒特性曲線，任何時刻都應(yīng)低于被保護(hù)設(shè)備的伏秒特性曲線，兩曲線絕對不能相交，這樣避雷器才能與被保護(hù)設(shè)備之間達(dá)到應(yīng)有的絕緣配合。

4.避雷器的防雷效果，關(guān)鍵在于接地，只有裝設(shè)可靠完善的接地裝置，才能對被保護(hù)設(shè)備起到有效的防雷效果。

二、完善避雷器的接地裝置

避雷器接地體的電阻大小是安全運行和防雷效果的關(guān)鍵，接地裝置包括接地體和接地引線。為確保接地電阻符合技術(shù)要求，接地體的埋設(shè)一定按技術(shù)規(guī)范進(jìn)行施工，才能使接地電阻達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

人工接地體是幾根垂直埋入地下的角鋼，(50*50*4mm)(或鍍鋅管)與水平埋入地下扁鋼(40*4mm)焊接成接地體，垂直埋入地下角鋼的距離為3~5m。若接地體埋設(shè)地點為高電阻土壤，應(yīng)推廣使用長效化學(xué)降阻劑，或延伸接地體，以降低接地電阻。為防止接地體的過快腐蝕，所有接地裝置的鋼構(gòu)件均應(yīng)熱鍍鋅處理，以提高接地體的使用壽命。

接地連接線的要求：外敷接地引下線的截面積應(yīng)不小于30mm2;接地引出線可采用扁鋼，其截面積應(yīng)不小于50mm2。引下線與引出線的電氣連接應(yīng)牢固可靠，需用螺栓緊固或電焊焊接，焊接處應(yīng)涂敷防腐劑。

在發(fā)生雷擊時，雷電流陡度很高，即雷電流等值頻率很高，雷電流通過接地引下線時會產(chǎn)生很強(qiáng)的集膚效應(yīng)，所以對接地引下線的導(dǎo)電率要求不高，一般可采用鍍鋅鋼絞線即可滿足防雷保護(hù)的要求。若用鋁絞線效果反而不大好，因鋁導(dǎo)線機(jī)械強(qiáng)度較差并容易腐蝕，同時也不經(jīng)濟(jì)。

三、避雷器損壞的癥狀

避雷器的試驗技術(shù)數(shù)據(jù)表明，10千伏避雷器工頻電壓試驗，放電電壓為23~33千伏，在其預(yù)防性試驗中，若測出放電電壓數(shù)值低于或高于23~33千伏者均為不合格。雖然有些避雷器從外觀上看并無放電燒損痕跡，瓷裙完整無損，但在做工頻放電電壓試驗時，其缺陷便暴露無遺，不是泄漏電流大，就是放電電壓不合格。

此類潛存著缺陷的避雷器若掛網(wǎng)運行，一旦遇下雨受潮其工頻放電電壓低者，若單相不合格就會發(fā)生單相接地故障，若兩相不客觀則會發(fā)展兩相短路。若在雷雨天氣，當(dāng)電網(wǎng)線路遭受雷擊時產(chǎn)生的雷電流或感應(yīng)過電壓，對工頻放電電壓高的避雷器則不會放電，強(qiáng)大的雷電流將會損壞被保護(hù)的設(shè)備，或使被保護(hù)設(shè)備帶上危險的感應(yīng)過電壓。為此，如將有著潛存缺陷與隱患的避雷器掛網(wǎng)運行，輕者即會引起線路跳閘，重者則會造成電網(wǎng)的停電事故。所以此類不合格避雷器掛網(wǎng)運行，必然不會起到防雷的保護(hù)作用，為此對掛網(wǎng)運行避雷器(或新投入運行)都應(yīng)按規(guī)程規(guī)定進(jìn)行預(yù)防性試驗。

四、避雷器的預(yù)防性試驗

1.避雷器絕緣電阻的測量

絕緣電阻的測量，對FS型避雷器而言，主要是檢查密封情況，若密封不嚴(yán)必然會引起內(nèi)部受潮，因而使絕緣電阻明顯下降。按預(yù)試規(guī)程要求，測量時應(yīng)試驗2500V兆歐表進(jìn)行，測得其絕緣電阻應(yīng)不低于2500MΩ。測試前將避雷器瓷套表面擦干凈，否則會因外套表面泄漏電流而影響測試的準(zhǔn)確性。為此，在進(jìn)行測試前需用吸水性好的干凈布將瓷套表面擦干凈，用細(xì)金屬線在外套第一個傘裙下部繞一圈再接到兆歐表“屏蔽”接線柱上以消除影響。在測試中兆歐表與避雷器連接線要盡量短，并保證電氣接觸良好，測試時兆歐表應(yīng)水平放置，搖速均勻，并以每分鐘120轉(zhuǎn)為宜，以取得良好的測量效果。

對FZ型避雷器而言，除檢查內(nèi)部是否受潮外，還要檢查并聯(lián)電阻是否斷裂、老化，若并聯(lián)電阻老化、斷裂，因接觸不良，將使絕緣電阻增大。為確保測量值得準(zhǔn)確，應(yīng)測量二次并比較數(shù)據(jù)是否有變化。測量應(yīng)使用同一電壓等級的同一塊兆歐表進(jìn)行測量，否則無法比較。

2.直流1毫安參考電壓試驗

測試時在避雷器兩端施加0.75倍1毫安直流電壓(直流電壓脈動率不大于±1.5%)，當(dāng)通過避雷器的電流穩(wěn)定在1毫安時。避雷器兩端的電壓應(yīng)不小于25千伏。

3.直流泄漏電流試驗

測試時在避雷器兩端施加0.75倍1毫安直流電壓后，通過避雷器的泄漏電流應(yīng)不大于50μA。在測試過程中，當(dāng)泄漏電流達(dá)到30μA后還要繼續(xù)升高電壓，這時泄漏電流會劇增，此時應(yīng)緩慢升高電壓，如升壓過快測量會不準(zhǔn)確。為防止瓷套表面泄漏電流的影響，測試前應(yīng)使用吸水性好的布將瓷套外表面擦干凈，以消除影響。

4.帶并聯(lián)電阻避雷器電導(dǎo)電流的測量

測量帶并聯(lián)電阻避雷器的電導(dǎo)電流使用的微安表，其表的準(zhǔn)確度應(yīng)不低于1.5級，連接導(dǎo)線要粗且短，以減小導(dǎo)線電阻對測量的影響。測量時還要注意電暈電流及高電壓周圍雜散電容的影響。不宜用靜電電壓表測量。測試設(shè)備要遠(yuǎn)離容易產(chǎn)生干擾磁場的設(shè)備，或設(shè)置屏蔽措施。

測量電導(dǎo)電流時，其直流試驗電壓的施加應(yīng)從足夠低的數(shù)值開始然后緩慢升高，分段施加電壓并分段讀取電導(dǎo)電流值。待試驗電壓保持在規(guī)定時間后，如微安表指針沒大擺動，其顯示值即為該電壓的電導(dǎo)電流值。

如果并聯(lián)電阻老化、接觸不良，則電導(dǎo)電流明顯下降，若并聯(lián)電阻斷裂，則電導(dǎo)電流降到零。假如并聯(lián)電阻本身進(jìn)水受潮，電導(dǎo)電流會急劇增大，一般可達(dá)1000μA以上。

為確保測試數(shù)的安全、準(zhǔn)確，還要對不同溫度下測量的電導(dǎo)電流值進(jìn)行比較，并將它們換算到同一溫度的電導(dǎo)電流值。經(jīng)驗證明，溫度每升高10℃，電導(dǎo)電流則大約增大3%~5%。

5.不帶并聯(lián)電阻避雷器的工頻放電試驗

測試避雷器的工頻放電電壓，是檢查避雷器保護(hù)性能的必須項目。對每個避雷器應(yīng)做三次工頻放電試驗，并聯(lián)三次放電電壓的平均值作為該避雷器的工頻放電電壓，當(dāng)每次試驗的實際間隔不小于1min。

工頻放電試驗與一般耐壓試驗相似，只不過工頻放電的電壓不是定值，而是升高到避雷器放電。其升壓的速度為每秒3~5千伏為宜，在間隙放電0.5s內(nèi)切斷電源，故其試驗回路內(nèi)應(yīng)裝設(shè)過流速斷保護(hù)。

6.氧化鋅避雷器的試驗

MOA是一種新型的過電壓保護(hù)設(shè)備，它具有比碳化硅避雷器更加優(yōu)越的保護(hù)性能，因而在電力系統(tǒng)的防雷保護(hù)中得到廣泛應(yīng)用。在電力設(shè)備的預(yù)防性試驗規(guī)程中明確了試驗項目、周期和要求。氧化鋅避雷器的試驗，除絕緣電阻、底座絕緣電阻，放電計數(shù)動作情況等常規(guī)試驗項目外，還要測量直流1μA電壓及0.75倍1μA直流電壓的泄漏電流。

0.75倍直流電壓下直流泄漏電流的測量，其目的在于檢測長期允許工作電流的變化情況，其泄漏電流應(yīng)不大于5μA，此電流值與避雷器的使用壽命密切相關(guān)。同時還要以此值與制造廠家規(guī)定值進(jìn)行比較，其變化應(yīng)不大于±5%，若過高將使保護(hù)設(shè)備的絕緣裕度降低;若過低MOA可能會在各種操作和故障的瞬時過電壓下發(fā)生爆炸。若MOA瓷套表面嚴(yán)重受潮，也會對測量值產(chǎn)生影響，因此在測試時應(yīng)消除表面泄漏對試驗造成影響。

運行電壓的交流泄漏電流的測量。該試驗是測量全電流、阻性電流和功率損耗，若測得全電流值比初始值增加20%以上，或超過廠家規(guī)定值時，應(yīng)立即引起關(guān)注并加強(qiáng)運行監(jiān)視。若測出全電流值比初始值增加50%以上時，應(yīng)即退出運行進(jìn)行排除。若測出的阻性電流比廠家規(guī)定值增加一倍以上時，也應(yīng)退出運行，待查明原因進(jìn)行排除或更換，卻不可帶故障運行。

在對MOA進(jìn)行上述試驗時，應(yīng)記錄當(dāng)時環(huán)境溫度、相對濕度和運行電壓，還要注意相關(guān)干擾的影響，在試驗中設(shè)法加以消除。

7.其他試驗

隨著新設(shè)備，新的測試手段的不斷出現(xiàn)，避雷器既有可能開展帶電測試電導(dǎo)電流和帶電紅外測溫試驗。為確保避雷器的可靠安全運行，避雷器新投入運行3個月內(nèi)，以及每年的秋檢時，均應(yīng)按規(guī)程規(guī)定進(jìn)行一次普測，并將普測數(shù)據(jù)記錄存檔，以備下次測試進(jìn)行比較，有利于檢查發(fā)現(xiàn)穩(wěn)存的問題。

采用紅外熱成像儀進(jìn)行測溫，即能測出微小的溫度變化，就能比較橫向法蘭或瓷套表面溫度的差別。若是溫度偏差大，即表明該避雷器可能存在缺陷，必須作進(jìn)一步檢查，待查明原因進(jìn)行排除或更換后方可掛網(wǎng)運行，

五、結(jié)束語

避雷器時電網(wǎng)過電壓的保護(hù)設(shè)備，也是電網(wǎng)防雷保護(hù)的有效設(shè)備之一。為確保避雷器的安全可靠運行，除滿足安全運行條件外，還要按規(guī)程要求每年秋季進(jìn)行預(yù)防性試驗。

測試實踐表明，避雷器帶電測試方法的推廣應(yīng)用，即能正確掌握避雷器性能狀況提供科學(xué)依據(jù)，為實施預(yù)知性檢修創(chuàng)造了條件，為電網(wǎng)安全可靠供電奠定基礎(chǔ)，從而為電力企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益發(fā)揮作用。