楊 力 高立超 楊志華 龔 源

（1. 國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司，蘭州 730030；

2. 國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司電力科學(xué)研究院，蘭州 730070）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力供應(yīng)逐漸供不應(yīng)求，特別是我國(guó)的資源分布極不均勻，風(fēng)電、光伏、水電等可再生電力資源多集中在中西部，而用電需求較高的省份多集中在東部及沿海地區(qū)，所以大容量、遠(yuǎn)距離傳輸?shù)奶馗邏褐绷鬏旊姽こ瘫淮罅客度胧褂?，而換流站直流場(chǎng)大量使用了多柱并聯(lián)的直流氧化鋅避雷器，在對(duì)這些避雷器進(jìn)行交接試驗(yàn)和預(yù)防性試驗(yàn)時(shí)必須進(jìn)行直流參考電壓和泄露電流的測(cè)量[1-2]。并聯(lián)避雷器相互之間的距離較近，且安裝高度均很高，如果采用單柱試驗(yàn)法對(duì)每一只避雷器進(jìn)行單獨(dú)試驗(yàn)，就必須使用吊車將避雷器拆下放在地面上進(jìn)行測(cè)量，試驗(yàn)結(jié)束后再進(jìn)行安裝，這就增加了工作量，特別是在進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)工期緊，任務(wù)重，很難在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成所有的試驗(yàn)工作，且頻繁的拆卸和安裝容易造成避雷器損壞，達(dá)不到預(yù)期的試驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

為了提高工作效率，保證人身和設(shè)備安全，在不拆除避雷器的情況下可以準(zhǔn)確的測(cè)量避雷器直流參考電壓和泄露電流，本文介紹了一種低壓微安表測(cè)試法，較好地解決目前特高壓換流站直流場(chǎng)多柱并聯(lián)避雷器交接試驗(yàn)和預(yù)防性試驗(yàn)存在的測(cè)試難的問(wèn)題，并通過(guò)對(duì)酒泉±800kV特高壓直流換流站直流場(chǎng)并聯(lián)避雷器的實(shí)際測(cè)試結(jié)果對(duì)比和分析說(shuō)明了該方法的可行性。

1 ±800kV直流場(chǎng)直流避雷器介紹

直流避雷器的運(yùn)行條件和工作原理與交流避雷器有很大的差別，首先正常運(yùn)行時(shí)直流避雷器的發(fā)熱較嚴(yán)重；其次直流避雷器的外絕緣水平要求高。直流避雷器的運(yùn)行條件要比交流避雷器的嚴(yán)酷的多，因而對(duì)直流避雷器提出的技術(shù)要求很高[3-4]。本文就以酒泉±800kV特高壓換流站換流站中并聯(lián)避雷器為例進(jìn)行測(cè)試分析。

酒泉±800kV特高壓換流站直流場(chǎng)有多種并聯(lián)避雷器，從安裝結(jié)構(gòu)上講，大致可以分為兩類：①以中性線區(qū)域?yàn)榇淼亩嘀⒙?lián)避雷器，②過(guò)零振蕩裝置為代表的多柱串并聯(lián)避雷器。

1.1 多柱并聯(lián)型避雷器

酒泉±800kV特高壓換流站直流場(chǎng)中性線和旁路線避雷器均采用多支柱并聯(lián)型避雷器，分別如圖1和圖2所示。這兩種避雷器都是測(cè)量直流4mA下參考電壓和0.75倍參考電壓下泄漏電流，這種避雷器參考電壓高，避雷器相互間距離近，試驗(yàn)具有很大的困難。

圖1 酒泉換流站極Ⅰ中性線避雷器F1

圖2 酒泉換流站旁路線避雷器F3

1.2 多柱串并聯(lián)型避雷器

酒泉±800kV特高壓直流換流站過(guò)零振蕩裝置避雷器均安裝在振蕩裝置平臺(tái)上，采用多支柱串并聯(lián)，這種避雷器先是上下兩節(jié)避雷器串聯(lián)，然后12只避雷器再進(jìn)行并聯(lián)，如圖3所示。這種避雷器都是測(cè)量直流1mA下參考電壓，參考電壓低，但相互間距離近，且上下兩節(jié)串聯(lián)使用，所以試驗(yàn)也具有很大的困難。

圖3 酒泉換流站過(guò)零振蕩裝置避雷器

2 多柱并聯(lián)避雷器試驗(yàn)方法分析

2.1 常規(guī)試驗(yàn)方法及試驗(yàn)設(shè)備概況

目前直流場(chǎng)金屬氧化物避雷器的交接試驗(yàn)和預(yù)防性試驗(yàn)的主要試驗(yàn)項(xiàng)目是進(jìn)行直流參考電壓和0.75倍參考電壓下泄漏電流的測(cè)量，直流參考電壓主要為了檢查避雷器閥片是否受潮，動(dòng)作性能是否符合要求，0.75倍參考電壓下泄漏電流是檢查長(zhǎng)期允許工作電流是否符合要求[5-6]。特高壓直流避雷器直流參考電壓與泄漏電流試驗(yàn)與常規(guī)避雷器有較大不同，每只并聯(lián)避雷器的直流參考電壓應(yīng)在制造廠選定的直流參考電流下進(jìn)行，0.75倍直流泄漏電流應(yīng)不超過(guò)50μA[7]。對(duì)于多支柱并聯(lián)避雷器，各避雷器相互間距離太近，采用常規(guī)試驗(yàn)方法只能將避雷器依次拆下，然后進(jìn)行單支試驗(yàn)，試驗(yàn)接線如圖 4所示。

圖4 避雷器泄漏電流測(cè)量示意圖

并聯(lián)避雷器兩支之間的距離一般只有 5～30cm，在不拆除避雷器的情況下，如果進(jìn)行單只加壓的話，必然就會(huì)造成對(duì)其他避雷器的放電擊穿，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)直流參考電壓和直流泄漏電流的測(cè)試目的，只能拆除后進(jìn)行單只試驗(yàn)，造成很多的不便，增加了工作量。

有部分換流站對(duì)此類避雷器預(yù)試時(shí)多采用不拆線直接測(cè)試，假設(shè)為n柱，試驗(yàn)采用n mA泄漏電流下的參考電壓和 0.75倍參考電壓下總的泄漏電流。這種試驗(yàn)方式雖然簡(jiǎn)便，但對(duì)于試驗(yàn)結(jié)果的判定目前還沒(méi)有相關(guān)依據(jù)支撐[8-9]。特別是泄漏電流的測(cè)試，其實(shí)只是測(cè)量了所有避雷器的總泄漏電流，無(wú)法對(duì)每一支避雷器進(jìn)行精確分析[10]。

2.2 低壓微安表法測(cè)試方法介紹

使用低壓微安表測(cè)試法可以解決這個(gè)問(wèn)題。首先將避雷器高壓端引線拆除，并將所有并聯(lián)避雷器高壓端短接，直流高壓發(fā)生器直接從高壓側(cè)加壓，并通過(guò)高壓發(fā)生器頂端的高壓微安表監(jiān)測(cè)所有并聯(lián)避雷器總的泄漏電流。其次打開所有避雷器低壓端與放電計(jì)數(shù)器的連接，將需要測(cè)試的一只避雷器的低壓端串聯(lián)一個(gè)低壓直流微安表后接地，其他避雷器低壓端直接接地，這樣可以通過(guò)低壓微安表單獨(dú)監(jiān)測(cè)被測(cè)避雷器的泄漏電流，當(dāng)?shù)蛪何脖淼闹甘镜竭_(dá)規(guī)定的電流時(shí)，記錄避雷器的參考電壓，然后把參考電壓降到0.75倍，再通過(guò)低壓微安表記錄被測(cè)避雷器的泄漏電流。

為了驗(yàn)證該方法的準(zhǔn)確性，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)酒泉換流站直流場(chǎng)中一組中性線避雷器和一組旁路避雷器分別進(jìn)行了試驗(yàn)對(duì)比分析。首先通過(guò)上面所說(shuō)的方法，采用低壓微安表法對(duì)避雷器直流參考電壓和泄露電流進(jìn)行測(cè)量，記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)。然后使用吊車將避雷器拆除后放到地下單獨(dú)試驗(yàn)，進(jìn)行單只避雷器測(cè)量，通過(guò)實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)比對(duì)，對(duì)低壓微安表法進(jìn)行準(zhǔn)確的分析。

1）酒泉±800kV直流換流站直流場(chǎng)極Ⅰ中性線避雷器為4節(jié)并聯(lián)型避雷器，如圖1所示，該避雷器型號(hào)為 YH2WCBN2-304/408，直流 4mA參考電壓≥300kV，0.75倍 U4mA泄漏電流≤200μA，高壓端并聯(lián)短接，中間距離10cm左右。

采用兩種測(cè)試方法測(cè)試結(jié)果分別見(jiàn)表1至表3。

表1 并聯(lián)整體加壓高壓微安表測(cè)試試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表2 并聯(lián)整體加壓低壓微安表試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表3 單只避雷器加壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)

2）酒泉±800kV直流換流站直流場(chǎng)旁路避雷器為6節(jié)并聯(lián)型避雷器，如圖2所示，該避雷器型號(hào)為 YH2WCBN2-304/408，直流 4mA參考電壓≥300kV，0.75倍 U4mA泄漏電流≤200μA，上端通過(guò)扁鐵并聯(lián)短接，中間距離約為15cm左右。

采用兩種測(cè)試方法測(cè)試結(jié)果分別見(jiàn)表4至表6。

表4 并聯(lián)整體加壓高壓微安表測(cè)試試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表5 并聯(lián)整體加壓低壓微安表試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表6 單支避雷器加壓測(cè)試試驗(yàn)數(shù)據(jù)

由兩組避雷器的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出：

1）對(duì)避雷器分別進(jìn)行單柱測(cè)量時(shí)，不存在外界的干擾因素，不同柱避雷器的直流4mA下的參考電壓并沒(méi)有明顯差異，0.75倍參考電壓下的泄漏電流也很小，在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

2）通過(guò)低壓微安表法測(cè)量時(shí)，由于受各避雷器之間的影響，在空間會(huì)有一定的雜散電流存在，所以當(dāng)?shù)蛪何脖盹@示為4mA時(shí)，高壓微安表的讀數(shù)就已高于各單只避雷器的泄漏電流總和。

3）低壓微安表法測(cè)試的直流4mA下的參考電壓與單柱測(cè)量的結(jié)果相比，低壓微安表法測(cè)試結(jié)果略小，但是試驗(yàn)結(jié)果均符合避雷器試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，可以作為避雷器交接驗(yàn)收和預(yù)防性試驗(yàn)的判斷標(biāo)準(zhǔn)。0.75倍參考電壓下的泄漏電流與單獨(dú)試驗(yàn)相比也沒(méi)有明顯變化，說(shuō)明測(cè)試數(shù)據(jù)合格。

3 結(jié)論

對(duì)于多柱單節(jié)并聯(lián)避雷器可以采用低壓微安表法測(cè)量參考電壓和泄漏電流，測(cè)試結(jié)果與出廠值與單獨(dú)測(cè)試結(jié)果相比沒(méi)有明顯的差別，故而可以代替常規(guī)試驗(yàn)方法，既節(jié)約了人力物力，提高工作效率，又可以保證設(shè)備避雷器安全，交接驗(yàn)收試驗(yàn)所測(cè)得的數(shù)據(jù)還可以作為以后避雷器的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。

由于對(duì)并聯(lián)避雷器進(jìn)行并聯(lián)加壓，所以要求直流高壓發(fā)生器輸出電流較大。以酒泉±800kV直流換流站直流場(chǎng)旁路避雷器為例，整體加壓時(shí)高壓側(cè)輸出電流超過(guò) 24mA，所以要求發(fā)生器有較高的輸出容量，且高壓微安表有至少30mA的量程，不然就會(huì)損壞試驗(yàn)設(shè)備。

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