氧化锌避雷器U1mA及75%U1mA下泄漏电流试验与研究

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摘要：文章介绍了氧化锌避雷器的结构和工作原理，阐述了测量MOA直流1mA电压u1ma及75%u1ma下泄漏电流试验目的、测试方法，并通过华电邹县发电厂#5机组主变高压侧500kV氧化锌避雷器在停电试验时0.75U1mA下的泄漏电流大于50μA超过《规程》规定，对试验数据分析表明是MOA受潮内部氧化锌阀片性能劣化所导致，最后提出了MOA安全运行的措施。

关键词：500kV氧化锌避雷器（MOA）；75%U1mA下泄漏电流试验；绝缘受潮；电力系统 文献标识码：A

中图分类号：TM83 文章编号：1009-2374（2017）06-0075-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.06.038

1 MOA结构及原理

1.1 避雷器概述

避雷器是电力系统中的重要设备之一，是与电气设备并接在一起的一种过电压保护设备。当电力系统出现由于雷击引起的雷电过电压或由开关操作引起的操作过电压时，避雷器立即动作并放流，将雷电流泄入大地，限制被保护设备上的过电压幅值，使电气设备的绝缘免收损伤或击穿。目前电力系统中运行的避雷器主要有阀型避雷器和氧化锌避雷器两种类型。氧化锌避雷器是由具有良好非线性的金属氧化物阀片组成的一种过电压保护装置。由于其良好的非线性性能和较大的通流容量，使得在电力系统中已基本取代了其他类型的避雷器。

1.2 MOA结构

MOA的基本结构是阀片和绝缘部分。阀片是以氧化锌为主要成分，并附加Bi2O3、Co2O3、MnO2、Sb203等金属氧化物，将它们充分混合后造粒成型，经高温焙烧而成。这种阀片具有优良的非线性和大的通流性，被称为金属氧化物避雷器，并用MOA表示。金属氧化物阀片置于带有电极的高强度绝缘筒内，再经硅橡胶整体模压成型。在工作电压下，氧化锌阀片是一个绝缘体，只能通过几十微安电流；在过电压下，它又是一个良好的导体。

MOA根据电压等级有多节组成，35～110kV是由单节组成，220kV由两节组成，500kV由三节组成，在220kV及以上避雷器顶部均安装有均压环，用于改善电场分布。

1.3 MOA工作原理

MOA工作原理是在工频电压下呈现极大的电阻，因此续流极小。其内部氧化锌阀片的非线性特性主要是由晶界层形成的。晶界层的电阻率是变化的，阀片在运行状态下呈绝缘状态，通过电流很小（一般为10～15μA）。也就是说在运行电压U1下，阀片相当于一个很高的电阻流过很小的电流；而当雷电流I流过是，它又相当于很小的电阻维持一适当的残压U2。氧化锌阀片的非线性关系如图1所示：

2 MOA在直流1mA电压U1MA及75%U1mA下泄漏电流试验

2.1 试验目的

由于长期运行在工频电压下氧化锌阀片会慢慢老化，当MOA受潮后其绝缘性能劣化。MOA的非线性特性受这两种情况的影响导致阻性泄漏电流增加，MOA有可能发生爆炸造成电力事故。MOA在直流1mA电压U1MA及75%U1mA下泄漏电流试验的主要目的是预防避雷器是否存在阀片老化程度和受潮情况这两种缺陷的发生，保证氧化锌避雷器的安全运行。

2.2 试验接线

MOA直流泄漏电流试验接线如图2所示：

2.3 实验步骤

直流1mA下的电压是指避雷器通过1mA直流电流时，该避雷器两端的电压值。试验中应注意当电流大于200μA以后，随着电压升高电流上升很快，此时应缓慢升压，当电流达到1mA时即刻停止升压，并迅速读取避雷器的电压U1mA，然后将电压降至75%U1mA下读取泄漏电流值。在试验中注意温度对试验结果的影响，温度每升高10℃，U1mA约降低1%，必要时进行换算。

依据《电力设备预防性试验规程》（DL/T 596-1996）判断标准为：（1）U1mA实测值与初始值或制造厂规定值相比，变化不应大于±5%；（2）0.75U1mA下的泄漏电流初值差小于等于30%或不应大于50μA。

3 MOA U1MA及75%U1mA下泄漏电流试验实例分析

华电国际邹县发电厂#5机组主变高压侧500kV氧化锌避雷器型号为Y20W1-420/1046W，为抚顺电瓷制造有限公司生产，1994年9月出厂于1997年1月投入运行。2016年9月利用机组大修机会对该避雷器按照预防性试验规程进行试验。在U1MA及75%U1mA下泄漏电流试验过程中发现B、C两相泄漏电流超标，通过检修人员对该组避雷器水冲洗、擦拭和晾晒等处理后重新进行了三次试验后数据依然超标。表1为此MOA U1Ma及75%U1mA下泄漏电流试验近10年试验数据。

从表1历年试验数据可以看出，A、B、C三相MOA的75%U1mA下泄漏电流数据呈增大趋势，且B、C两相数据已经超出规程标准。说明B、C两相避雷器内部严重受潮，内部氧化锌阀片性能劣化导致其伏安特性发生了改变。

经检修人员解体发现，B、C两相避雷器分别上节和中节，中节和下节连接处有积水，分析其原因是因为密封胶圈长时间运行发生老化密封效果差造成避雷器内部进水受潮导致数据超标。

该避雷器从1997年投入运行至2016年将近20年时间，由于年限已久氧化锌阀片老化影响其伏安特性造成阻性电流增大是导致数据超标的另一个原因。

4 结语

氧化锌避雷器作为电气设备过电压的保护设备，其性能的优劣直接影响电力系统的安全稳定运行，为了在避雷器故障发展初期能够正确及时地发现并处理，可从以下两个方面采取措施：（1）在运行中要加强避雷器运行参数的监视，定期进行避雷器带电测试工作来分析判断其阻性电流的变化趋势；（2）严格按照《电力设备预防性试验规程》对避雷器进行周期性停电预试，而测量直流1mA电压U1MA及75%U1mA下泄漏电流试验对氧化锌避雷器性能的诊断分析有决定性的作用。

参考文献

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[4] 气装置安装工程电气设备交接试验标准（GB 50150-2016）[M].北京：中国计划出版社，2016.

作者简介：任夕港（1985-），华电国际邹县发电厂技术员，研究方向：电气工程及自动化。