氧化鋅避雷器以其優(yōu)異的非線性伏安特性，在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中承擔(dān)著限制過(guò)電壓、保護(hù)設(shè)備絕緣的核心功能。然而，避雷器在長(zhǎng)期運(yùn)行中承受工頻電壓、雷電及操作過(guò)電壓的反復(fù)沖擊，其閥片易因老化或受潮出現(xiàn)阻性泄漏電流增大的情況，嚴(yán)重時(shí)可引發(fā)熱擊穿甚至爆炸事故。因此，定期開展預(yù)防性試驗(yàn)，及時(shí)診斷設(shè)備狀態(tài)，對(duì)保障電網(wǎng)安全運(yùn)行具有重要意義。

根據(jù)電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程，變電站用金屬氧化物限壓器的試驗(yàn)周期為1至3年一次，發(fā)電廠用設(shè)備為1年一次，劣化趨勢(shì)明顯的設(shè)備應(yīng)縮短至6個(gè)月一次。直流1mA下的參考電壓及0.75倍該參考電壓下的泄漏電流試驗(yàn)，是規(guī)程規(guī)定的核心檢測(cè)項(xiàng)目，直接反映避雷器閥片的非線性特性和絕緣狀態(tài)。

試驗(yàn)原理與核心參數(shù)

直流參考電壓

直流參考電壓是指當(dāng)通過(guò)避雷器的直流電流穩(wěn)定達(dá)到1mA時(shí)，避雷器兩端施加的直流電壓值。該參數(shù)反映了避雷器的起始動(dòng)作電壓特性，是判斷其過(guò)電壓保護(hù)能力是否滿足設(shè)計(jì)要求的重要依據(jù)。

從物理機(jī)理分析，氧化鋅閥片的伏安特性可分為三個(gè)區(qū)域：低電場(chǎng)下的預(yù)擊穿區(qū)、擊穿區(qū)和上升區(qū)。直流參考電壓位于擊穿區(qū)邊緣，其數(shù)值變化直接反映閥片非線性特性的劣化程度。

0.75倍參考電壓下的泄漏電流

在測(cè)得直流參考電壓后，將試驗(yàn)電壓降至該值的75%，測(cè)量此時(shí)流過(guò)避雷器的泄漏電流。0.75倍參考電壓處于閥片伏安特性的預(yù)擊穿區(qū)，在該區(qū)域，理想的氧化鋅閥片電阻極高，流過(guò)的電流應(yīng)在微安級(jí)別。若閥片晶界層因老化導(dǎo)致勢(shì)壘降低，或內(nèi)部存在水分雜質(zhì)形成的導(dǎo)電通道，泄漏電流會(huì)顯著偏離正常值。因此，該參數(shù)對(duì)避雷器受潮和老化缺陷具有極高的診斷靈敏度。

試驗(yàn)操作流程

試驗(yàn)準(zhǔn)備

試驗(yàn)應(yīng)在天氣良好、環(huán)境溫度不低于5℃的條件下進(jìn)行。試驗(yàn)前需對(duì)被試避雷器進(jìn)行外觀檢查，確認(rèn)瓷套或硅橡膠外套無(wú)裂紋、破損，法蘭連接處無(wú)銹蝕。同時(shí)需用吸水性好的干凈布將瓷套表面擦干凈，并在外套第一個(gè)傘裙下部繞接屏蔽線，以消除表面泄漏電流對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。

試驗(yàn)區(qū)域應(yīng)設(shè)置圍欄并安排專人監(jiān)護(hù)，試驗(yàn)操作需由2至3名具備相應(yīng)資質(zhì)的人員共同完成。

接線方式

將直流高壓發(fā)生器的倍壓筒頂部與高壓微安表相連，采用高壓屏蔽線將微安表輸出端與氧化鋅避雷器高壓端連接，避雷器接地端直接可靠接地。微安表必須接在高壓側(cè)，以避免高壓引線對(duì)地雜散電流對(duì)測(cè)量精度的影響。

對(duì)于220kV及以上電壓等級(jí)的多節(jié)結(jié)構(gòu)避雷器，傳統(tǒng)方法需拆除一次高壓引線后逐節(jié)試驗(yàn)，但高空作業(yè)存在較大安全風(fēng)險(xiǎn)。研究表明，采用不拆除一次引線的試驗(yàn)方法，通過(guò)在下節(jié)加裝支撐避雷器強(qiáng)制提高其起始動(dòng)作電壓，可分別測(cè)得上、下節(jié)的直流參考電壓和泄漏電流，試驗(yàn)結(jié)果與拆線法一致。該方法已在工程實(shí)踐中得到驗(yàn)證，可顯著降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)、提高試驗(yàn)效率。

升壓與數(shù)據(jù)記錄

接通電源后，緩慢調(diào)節(jié)升壓旋鈕，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)微安表電流數(shù)值。當(dāng)電流升至1mA時(shí)停止升壓，保持電壓穩(wěn)定，記錄電壓表顯示數(shù)值，即為直流參考電壓。升壓過(guò)程需緩慢、勻速進(jìn)行，嚴(yán)禁沖擊升壓。

測(cè)得直流參考電壓后，將電壓降至其75%，待電流穩(wěn)定后記錄泄漏電流值。若儀器配備自動(dòng)降壓功能，可一鍵完成該步驟。

試驗(yàn)結(jié)束與放電

試驗(yàn)完成后，將調(diào)壓電位器旋至零位，關(guān)閉儀器電源，使用放電棒對(duì)避雷器高壓端進(jìn)行充分、多次反復(fù)放電，直至無(wú)放電聲和火花，再拆除試驗(yàn)接線。

判定標(biāo)準(zhǔn)與數(shù)據(jù)分析

直流參考電壓判定標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程要求，直流參考電壓實(shí)測(cè)值應(yīng)滿足以下條件：不低于產(chǎn)品銘牌規(guī)定值或額定電壓，且與初始值或歷年數(shù)據(jù)相比變化不大于±5%。

當(dāng)直流參考電壓明顯下降時(shí)，可能為避雷器內(nèi)部受潮或閥片老化；當(dāng)直流參考電壓明顯上升時(shí)，可能為閥片老化或表面污穢嚴(yán)重。

0.75倍參考電壓泄漏電流判定標(biāo)準(zhǔn)

0.75倍參考電壓下的泄漏電流應(yīng)不大于50微安每柱；同相三相避雷器泄漏電流差異不宜超過(guò)30%。若該值超過(guò)50微安或較歷史數(shù)據(jù)明顯增大，可作為避雷器受潮或劣化的重要判斷依據(jù)。

絕緣電阻輔助判斷

試驗(yàn)前應(yīng)采用2500V兆歐表測(cè)量避雷器絕緣電阻，額定電壓不低于12kV的設(shè)備，絕緣電阻值不應(yīng)低于10000兆歐，且與歷史數(shù)據(jù)對(duì)比降幅不宜超過(guò)30%。