摘要：文章介紹了氧化鋅避雷器的結(jié)構(gòu)和工作原理，闡述了測(cè)量MOA直流1mA電壓U1mA及75%U1mA下泄漏電流試驗(yàn)?zāi)康?、測(cè)試方法，并通過(guò)華電鄒縣發(fā)電廠#5機(jī)組主變高壓側(cè)500kV氧化鋅避雷器在停電試驗(yàn)時(shí)0.75U1mA下的泄漏電流大于50μA超過(guò)《規(guī)程》規(guī)定，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析表明是MOA受潮內(nèi)部氧化鋅閥片性能劣化所導(dǎo)致，最后提出了MOA安全運(yùn)行的措施。

關(guān)鍵詞：500kV氧化鋅避雷器（MOA）；75%U1mA下泄漏電流試驗(yàn)；絕緣受潮；電力系統(tǒng) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TM83 文章編號(hào)：1009-2374（2017）06-0075-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.06.038

1 MOA結(jié)構(gòu)及原理

1.1 避雷器概述

避雷器是電力系統(tǒng)中的重要設(shè)備之一，是與電氣設(shè)備并接在一起的一種過(guò)電壓保護(hù)設(shè)備。當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)由于雷擊引起的雷電過(guò)電壓或由開(kāi)關(guān)操作引起的操作過(guò)電壓時(shí)，避雷器立即動(dòng)作并放流，將雷電流泄入大地，限制被保護(hù)設(shè)備上的過(guò)電壓幅值，使電氣設(shè)備的絕緣免收損傷或擊穿。目前電力系統(tǒng)中運(yùn)行的避雷器主要有閥型避雷器和氧化鋅避雷器兩種類(lèi)型。氧化鋅避雷器是由具有良好非線性的金屬氧化物閥片組成的一種過(guò)電壓保護(hù)裝置。由于其良好的非線性性能和較大的通流容量，使得在電力系統(tǒng)中已基本取代了其他類(lèi)型的避雷器。

1.2 MOA結(jié)構(gòu)

MOA的基本結(jié)構(gòu)是閥片和絕緣部分。閥片是以氧化鋅為主要成分，并附加Bi2O3、Co2O3、MnO2、Sb203等金屬氧化物，將它們充分混合后造粒成型，經(jīng)高溫焙燒而成。這種閥片具有優(yōu)良的非線性和大的通流性，被稱(chēng)為金屬氧化物避雷器，并用MOA表示。金屬氧化物閥片置于帶有電極的高強(qiáng)度絕緣筒內(nèi)，再經(jīng)硅橡膠整體模壓成型。在工作電壓下，氧化鋅閥片是一個(gè)絕緣體，只能通過(guò)幾十微安電流；在過(guò)電壓下，它又是一個(gè)良好的導(dǎo)體。

MOA根據(jù)電壓等級(jí)有多節(jié)組成，35～110kV是由單節(jié)組成，220kV由兩節(jié)組成，500kV由三節(jié)組成，在220kV及以上避雷器頂部均安裝有均壓環(huán)，用于改善電場(chǎng)分布。

1.3 MOA工作原理

MOA工作原理是在工頻電壓下呈現(xiàn)極大的電阻，因此續(xù)流極小。其內(nèi)部氧化鋅閥片的非線性特性主要是由晶界層形成的。晶界層的電阻率是變化的，閥片在運(yùn)行狀態(tài)下呈絕緣狀態(tài)，通過(guò)電流很小（一般為10～15μA）。也就是說(shuō)在運(yùn)行電壓U1下，閥片相當(dāng)于一個(gè)很高的電阻流過(guò)很小的電流；而當(dāng)雷電流I流過(guò)是，它又相當(dāng)于很小的電阻維持一適當(dāng)?shù)臍垑篣2。氧化鋅閥片的非線性關(guān)系如圖1所示：

2 MOA在直流1mA電壓U1MA及75%U1mA下泄漏電流試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)?zāi)康?/p>

由于長(zhǎng)期運(yùn)行在工頻電壓下氧化鋅閥片會(huì)慢慢老化，當(dāng)MOA受潮后其絕緣性能劣化。MOA的非線性特性受這兩種情況的影響導(dǎo)致阻性泄漏電流增加，MOA有可能發(fā)生爆炸造成電力事故。MOA在直流1mA電壓U1MA及75%U1mA下泄漏電流試驗(yàn)的主要目的是預(yù)防避雷器是否存在閥片老化程度和受潮情況這兩種缺陷的發(fā)生，保證氧化鋅避雷器的安全運(yùn)行。

2.2 試驗(yàn)接線

MOA直流泄漏電流試驗(yàn)接線如圖2所示：

2.3 實(shí)驗(yàn)步驟

直流1mA下的電壓是指避雷器通過(guò)1mA直流電流時(shí)，該避雷器兩端的電壓值。試驗(yàn)中應(yīng)注意當(dāng)電流大于200μA以后，隨著電壓升高電流上升很快，此時(shí)應(yīng)緩慢升壓，當(dāng)電流達(dá)到1mA時(shí)即刻停止升壓，并迅速讀取避雷器的電壓U1mA，然后將電壓降至75%U1mA下讀取泄漏電流值。在試驗(yàn)中注意溫度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，溫度每升高10℃，U1mA約降低1%，必要時(shí)進(jìn)行換算。

依據(jù)《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》（DL/T 596-1996）判斷標(biāo)準(zhǔn)為：（1）U1mA實(shí)測(cè)值與初始值或制造廠規(guī)定值相比，變化不應(yīng)大于±5%；（2）0.75U1mA下的泄漏電流初值差小于等于30%或不應(yīng)大于50μA。

3 MOA U1MA及75%U1mA下泄漏電流試驗(yàn)實(shí)例分析

華電國(guó)際鄒縣發(fā)電廠#5機(jī)組主變高壓側(cè)500kV氧化鋅避雷器型號(hào)為Y20W1-420/1046W，為撫順電瓷制造有限公司生產(chǎn)，1994年9月出廠于1997年1月投入運(yùn)行。2016年9月利用機(jī)組大修機(jī)會(huì)對(duì)該避雷器按照預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行試驗(yàn)。在U1MA及75%U1mA下泄漏電流試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)B、C兩相泄漏電流超標(biāo)，通過(guò)檢修人員對(duì)該組避雷器水沖洗、擦拭和晾曬等處理后重新進(jìn)行了三次試驗(yàn)后數(shù)據(jù)依然超標(biāo)。表1為此MOA U1Ma及75%U1mA下泄漏電流試驗(yàn)近10年試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

從表1歷年試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，A、B、C三相MOA的75%U1mA下泄漏電流數(shù)據(jù)呈增大趨勢(shì)，且B、C兩相數(shù)據(jù)已經(jīng)超出規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)。說(shuō)明B、C兩相避雷器內(nèi)部嚴(yán)重受潮，內(nèi)部氧化鋅閥片性能劣化導(dǎo)致其伏安特性發(fā)生了改變。

經(jīng)檢修人員解體發(fā)現(xiàn)，B、C兩相避雷器分別上節(jié)和中節(jié)，中節(jié)和下節(jié)連接處有積水，分析其原因是因?yàn)槊芊饽z圈長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行發(fā)生老化密封效果差造成避雷器內(nèi)部進(jìn)水受潮導(dǎo)致數(shù)據(jù)超標(biāo)。

該避雷器從1997年投入運(yùn)行至2016年將近20年時(shí)間，由于年限已久氧化鋅閥片老化影響其伏安特性造成阻性電流增大是導(dǎo)致數(shù)據(jù)超標(biāo)的另一個(gè)原因。

4 結(jié)語(yǔ)

氧化鋅避雷器作為電氣設(shè)備過(guò)電壓的保護(hù)設(shè)備，其性能的優(yōu)劣直接影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，為了在避雷器故障發(fā)展初期能夠正確及時(shí)地發(fā)現(xiàn)并處理，可從以下兩個(gè)方面采取措施：（1）在運(yùn)行中要加強(qiáng)避雷器運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)視，定期進(jìn)行避雷器帶電測(cè)試工作來(lái)分析判斷其阻性電流的變化趨勢(shì)；（2）嚴(yán)格按照《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》對(duì)避雷器進(jìn)行周期性停電預(yù)試，而測(cè)量直流1mA電壓U1MA及75%U1mA下泄漏電流試驗(yàn)對(duì)氧化鋅避雷器性能的診斷分析有決定性的作用。

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作者簡(jiǎn)介：任夕港（1985-），華電國(guó)際鄒縣發(fā)電廠技術(shù)員，研究方向：電氣工程及自動(dòng)化。

（責(zé)任編輯：蔣建華）