10kV氧化鋅避雷器與電纜的整組試驗電路和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種10kV氧化鋅避雷器與電纜的整組試驗電路和方法，即試驗電路由并聯(lián)的避雷器等效電容、避雷器絕緣電阻、電纜等效電容以及電纜主絕緣電阻與電纜護層絕緣電阻串聯(lián)后并聯(lián)于電纜等效電容構(gòu)成，試驗直流電源與第二μА表串聯(lián)后并聯(lián)于避雷器等效電容兩端，第一μА表連接電纜主絕緣電阻與電纜護層絕緣電阻之間和接地端。本試驗方法通過調(diào)整試驗直流電源電壓值，分別讀取第一μА表和第二μА表電流值，完成電纜第一和第二級泄漏電流測量、避雷器1mΑ動作電壓值測量以及75%的1mΑ動作電壓值下的泄漏電流測量。本試驗電路和方法結(jié)構(gòu)簡單，連線方便，無需拆除連接導(dǎo)線實施避雷器與電纜的整組試驗，達到正確評判避雷器和電纜狀態(tài)的目的。
【專利說明】IOkV氧化鋅避雷器與電纜的整組試驗電路和方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種IOkV氧化鋅避雷器與電纜的整組試驗電路和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前IOkV電壓等級氧化鋅避雷器和電纜在預(yù)防性試驗中的測試項目雖然是完全相同的，但在氧化鋅避雷器試驗時如果不將回路中連接的高壓電纜拆除，由于直流電壓下電纜產(chǎn)生的直流泄漏電流疊加影響，此時就無法準(zhǔn)確地讀取氧化鋅避雷器的直流泄漏電流值，從而也無法對其狀態(tài)作出正確的評判；同樣如此，在電纜試驗時也無法準(zhǔn)確地讀取其直流泄漏電流值并對其進行狀態(tài)評判。因此，現(xiàn)場實際在避雷器與電纜試驗回路測試時，必須將相互之間的連接導(dǎo)線拆開分解后，單獨地進行各自測試項目。這樣一方面造成了試驗測試時間長，影響連接導(dǎo)線的使用壽命；另一方面，IOkV高壓供電開關(guān)柜普遍采用組合式電器柜，內(nèi)部空間小而緊湊，連接導(dǎo)線的拆裝非常困難，不僅工作量大，而且也存在著潛在的不安全因素。
[0003]而對于220kV及以上氧化鋅避雷器一般均有多級組成，由于安裝時其底座對地均是絕緣的(需接入動作計數(shù)器)，對于多級氧化鋅避雷器而言，由于氧化鋅避雷器的閥片是非線性電阻，正、反向加壓通過的電流是一致的，因此在220kV及以上氧化鋅避雷器的預(yù)防性試驗中，普遍實現(xiàn)了不拆除連接導(dǎo)線或在線帶電測量的方法。
[0004]長期以來，對于IOkV及以下電壓等級組合電氣設(shè)備回路中的氧化鋅避雷器試驗，只能采用拆除連接導(dǎo)線進行單體試驗的方法。因為IOkV及以下電壓等級的氧化鋅避雷器，由于其底座對地均 是非絕緣的，所以無法采用在氧化鋅避雷器對地回路串入測量電流的μ A表的方法來進行測量。同時，IOkV及以下電壓等級的氧化鋅避雷器，由于回路中往往連接有其它的電氣設(shè)備，如電纜、變壓器、電機等，在試驗電壓的作用下它們會產(chǎn)生各自的泄漏電流，采用一般高壓回路串入μ A表的方法就無法區(qū)分不同設(shè)備的泄漏電流，從而難以對各類被試設(shè)備所需要的數(shù)據(jù)進行準(zhǔn)確地測量。因此，要準(zhǔn)確地進行單獨測量，也必須要求拆除連接線進行單體試驗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種IOkV氧化鋅避雷器與電纜的整組試驗電路和方法，本試驗電路結(jié)構(gòu)簡單，連線方便，便于實施避雷器與電纜的整組試驗，本方法在不降低測試診斷準(zhǔn)確性與可靠性的前提條件下，無需拆除連接導(dǎo)線實現(xiàn)整組試驗，準(zhǔn)確測量避雷器和電纜的各自試驗數(shù)據(jù)，達到正確評判避雷器和電纜狀態(tài)的目的。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明IOkV氧化鋅避雷器與電纜的整組試驗電路包括避雷器等效電容、避雷器絕緣電阻、電纜等效電容、電纜主絕緣電阻、電纜護層絕緣電阻，所述避雷器等效電容和避雷器絕緣電阻并聯(lián)連接，所述電纜主絕緣電阻與電纜護層絕緣電阻串聯(lián)后與所述電纜等效電容并聯(lián)連接，所述避雷器等效電容、避雷器絕緣電阻和電纜等效電容并聯(lián)連接并一端接地，本試驗電路還包括試驗直流電源、第一 P A表和第二 μ A表，所述試驗直流電源與第二 μ A表串聯(lián)后試驗直流電源正極連接所述避雷器等效電容接地端、第二 μ A表連接所述避雷器等效電容另一端，所述第一 μ A表連接所述電纜主絕緣電阻與電纜護層絕緣電阻之間和接地端。
[0007]IOkV氧化鋅避雷器與電纜的整組試驗電路的試驗方法包括如下步驟:
步驟一、對避雷器和電纜進行單體絕緣電阻測試，絕緣電阻測試合格后按整組試驗電路正確接線；
步驟二、將試驗直流電源電壓升到8kV，同時觀察第二 μ A表指示有無突變現(xiàn)象，讀取第一 μ A表的電流值，完成電纜第一級泄漏電流測量；
步驟三、將試驗直流電源電壓升到13kV，同時觀察第二 μ A表指示有無突變現(xiàn)象，讀取第一 μ A表的電流值，完成電纜第二級泄漏電流測量；
步驟四、將試驗直流電源電壓勻速上升，同時觀察第一 μ A表指示有無突變現(xiàn)象，當(dāng)?shù)诙?μ A表顯示值達到ImA電流值時，讀取試驗直流電源電壓值，完成避雷器ImA動作電壓值測量；
步驟五、將試驗直流電源電壓勻速下降到避雷器75%的ImA動作電壓值，讀取第二μ A表的電流值，完成避雷器75%的ImA動作電壓值下的泄漏電流測量；
步驟六、將試驗直流電源電壓勻速下降到零，切斷試驗直流電源，完成避雷器與電纜的整組試驗。
由于本發(fā)明IOkV氧化鋅避雷器與電纜的整組試驗電路和方法采用了上述技術(shù)方案，即試驗電路由并聯(lián)的避雷器等效電容、避雷器絕緣電阻、電纜等效電容以及電纜主絕緣電阻與電纜護層絕緣電阻串聯(lián)后并聯(lián)于電纜等效電容構(gòu)成，試驗直流電源與第二 μ A表串聯(lián)后并聯(lián)于避雷器等效電容兩端，第一 μ A表連接電纜主絕緣電阻與電纜護層絕緣電阻之間和接地端。本試驗方法通過調(diào)整試驗直流電源電壓值，分別讀取第一 μ A表和第二μ A表電流值，完成電纜第一級和第二級泄漏電流測量、避雷器ImA動作電壓值測量以及75%的ImA動作電壓值下的泄漏電流測量。本試驗電路結(jié)構(gòu)簡單，連線方便，便于實施避雷器與電纜的整組試驗，本方法在不降低測試診斷準(zhǔn)確性與可靠性的前提條件下，無需拆除連接導(dǎo)線實現(xiàn)整組試驗，準(zhǔn)確測量避雷器和電纜的各自試驗數(shù)據(jù)，達到正確評判避雷器和電纜狀態(tài)的目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]下面結(jié)合附圖和實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明:
圖1為本發(fā)明IOkV氧化鋅避雷器與電纜的整組試驗電路示意圖；
圖2為氧化鋅避雷器的等效電路示意圖；
圖3為氧化鋅避雷器在直流電壓下絕緣的電壓特性曲線圖；
圖4為電纜的等效電路示意圖；
圖5為電纜絕緣的電壓特性曲線圖。
【具體實施方式】
[0009]如圖1所示，本發(fā)明IOkV氧化鋅避雷器與電纜的整組試驗電路包括避雷器等效電容C1、避雷器絕緣電阻R3、電纜等效電容C2、電纜主絕緣電阻Rp電纜護層絕緣電阻R2,所述避雷器等效電容C1和避雷器絕緣電阻R3并聯(lián)連接，所述電纜主絕緣電阻R1與電纜護層絕緣電阻R2串聯(lián)后與所述電纜等效電容C2并聯(lián)連接，所述避雷器等效電容C1、避雷器絕緣電阻R3和電纜等效電容C2并聯(lián)連接并一端接地，本試驗電路還包括試驗直流電源E、第一 μ A表μ A I和第二 μ A表μ A 2，所述試驗直流電源E與第二 μ A表μ A 2串聯(lián)后試驗直流電源E正極連接所述避雷器等效電容C1接地端、第二 μ A表μ A 2連接所述避雷器等效電容C1另一端，所述第一 μ A表μ A I連接所述電纜主絕緣電阻R1與電纜護層絕緣電阻R2之間和接地端。
[0010]IOkV氧化鋅避雷器與電纜的整組試驗電路的試驗方法包括如下步驟:
步驟一、對避雷器和電纜進行單體絕緣電阻測試，絕緣電阻測試合格后按整組試驗電路正確接線；
步驟二、將試驗直流電源電壓升到8kV，同時觀察第二 μ A表指示有無突變現(xiàn)象，讀取第一 μ A表的電流值，完成電纜第一級泄漏電流測量；
步驟三、將試驗直流電源電壓升到13kV，同時觀察第二 μ A表指示有無突變現(xiàn)象，讀取第一 μ A表的電流值，完成電纜第二級泄漏電流測量；
步驟四、將試驗直流電源電壓勻速上升，同時觀察第一 μ A表指示有無突變現(xiàn)象，當(dāng)?shù)诙?μ A表顯示值達到ImA電流值時，讀取試驗直流電源電壓值，完成避雷器ImA動作電壓值測量；
步驟五、將試驗直流電源電壓勻速下降到避雷器75%的ImA動作電壓值，讀取第二μ A表的電流值，完成避雷器75%的ImA動作電壓值下的泄漏電流測量；
步驟六、將試驗直流電源電壓勻速下降到零，切斷試驗直流電源，完成避雷器與電纜的整組試驗。
[0011]本試驗電路和方法基于氧化鋅避雷器和電纜試驗項目相同的前提條件，充分利用氧化鋅避雷器和電纜絕緣結(jié)構(gòu)的特點，在整組試驗的情況下，實現(xiàn)了在不同試驗電壓下能準(zhǔn)確地讀取各自的電流數(shù)據(jù)，不僅解決了氧化鋅避雷器與電纜泄漏電流值無法單獨采集難題，同時也克服了氧化鋅避雷器和電纜定期校驗的工作量大，且不利于拆裝的問題。
[0012]氧化鋅避雷器是目前最先進的過電壓保護器之一，核心元件電阻片主要采用氧化鋅配方制作，其等效電路如圖2所示為并聯(lián)的避雷器等效電容C1和避雷器絕緣電阻R3。氧化鋅避雷器在直流電壓下絕緣的電壓特性曲線如圖3所示，曲線I為避雷器絕緣性能良好，曲線2為絕緣受潮或動作性能異常，氧化鋅避雷器在工作電壓下相當(dāng)于是絕緣體，其伏安特性可分為小電流區(qū)、非線性區(qū)和飽和區(qū)。避雷器在75%UlmA直流電壓區(qū)為小電流區(qū)，在此區(qū)域內(nèi)隨著電壓升高，電流將緩慢上升，流過避雷器的電流僅有微安級；當(dāng)直流電壓達到直流UlmA臨界動作電壓值時，避雷器進入非線性區(qū)，此時避雷器優(yōu)異的非線性伏安特性發(fā)揮作用，流過避雷器的電流瞬間增大，避雷器處于導(dǎo)通狀態(tài)，在此區(qū)域內(nèi)電壓稍有升高，電流將大幅度上升，釋放過電壓能量，從而有效地限制了對輸變電設(shè)備的過壓；當(dāng)電流達到數(shù)千安培時，此時如果電壓繼續(xù)升高，電流上升緩慢，避雷器進入飽和區(qū)。
[0013]氧化鋅避雷器絕緣電阻測量主要是檢查是否進水受潮。預(yù)防性試驗規(guī)程規(guī)定IOkV及以下的氧化鋅避雷器用2500V兆歐表測量，其絕緣電阻不低于1000ΜΩ。測量氧化鋅避雷器的Um和75%UlmA直流下的泄漏電流主要是確定其動作性能是否符合要求，檢查其閥片是否受潮。預(yù)防性試驗規(guī)程規(guī)定了典型的電站和配電用的氧化鋅避雷器其直流U1im臨界動作電壓的測量值并規(guī)定75%UlmA直流下的泄漏電流值應(yīng)不大于50 μ A。
[0014]電纜的等效電路如圖4所示，其由串聯(lián)的電纜主絕緣電阻R1和電纜護層絕緣電阻R2與電纜等效電容C2構(gòu)成；給電纜加上直流電壓后，電纜絕緣的電壓特性曲線如圖5所示，曲線3為電纜絕緣性能良好，曲線4為電纜絕緣受潮，曲線5為電纜絕緣中有未貫通的集中性缺陷，曲線6為電纜絕緣有擊穿的危險。測量電纜吸收電流和漏電流，根據(jù)漏電流的絕對值以及電壓特性曲線的特異點等，來判斷電纜是否發(fā)生老化。對電纜各線芯導(dǎo)體與屏蔽層間的絕緣電阻進行測定，主要是檢查電纜主絕緣是否進水受潮或存在貫通性的缺陷；對電纜護層絕緣電阻進行測定，主要是檢查電纜外護套是否破損。預(yù)防性試驗規(guī)程規(guī)定IOkV電纜用2500V兆歐表測量，其主絕緣電阻不低于2000ΜΩ，護層絕緣電阻不低于0.5ΜΩ ；10kV電纜在直流8kV及13kV電壓值下的泄漏電流值不應(yīng)大于I μ A。
[0015]在避雷器和電纜的整組試驗中，反映最終的絕緣電阻為電纜主絕緣電阻R1和氧化鋅避雷器絕緣電阻R3的并聯(lián)電阻值，在電纜主絕緣電阻R1測量時，通常將電纜護層屏蔽線直接接地，此時等效于將R2電阻短路。在正常情況下用2500V兆歐表單獨測量IOkV氧化鋅避雷器和電纜單體絕緣電阻時，它們的絕緣電阻值均可達到50000ΜΩ以上，因此氧化鋅避雷器與電纜在絕緣電阻判斷的標(biāo)準(zhǔn)上無差異。
[0016]電纜的絕緣由主絕緣和護層絕緣二部分組成，而電纜的泄漏電流主要是測量電纜主絕緣的電流。由于電纜護層的絕緣電阻在0.5ΜΩ以上，電纜護層屏蔽線是通過金屬導(dǎo)線經(jīng)過絕緣處理引出后再接地的，如果將電纜主絕緣泄漏電流測量的μ A表串入護層屏蔽線接地回路中，由于μ A表的內(nèi)阻很小，一般其電阻值只有幾個歐姆，因此電纜的泄漏電流在電纜護層絕緣電阻上的分流影響完全可忽略不計。因此如圖1所示，電纜主絕緣的泄漏電流值Il可通過μ A I表直接單獨測量，氧化鋅避雷器的75%的直流ImA動作電壓值下的泄漏電流及ImA動作電壓值測量可通過μ Α2表單獨測量。整個主回路中的泄漏電流12等于電纜主絕緣的泄漏電流Il和氧化鋅避雷器泄漏電流13之和。
[0017]即12 = Il +13
電纜主絕緣的泄漏電流值Il可通過μ Al表直接單獨測量。由于主回路中的泄漏電流12能很方便地通過串入試驗直流電源回路中的μ A 2表直接進行測量，因此氧化鋅避雷器泄漏電流13=12-11，由此得到避雷器和電纜整組試驗的方法。
[0018]利用本電路和方法進行試驗時應(yīng)注意電纜護層的絕緣電阻在0.1MΩ以下時，必須拆除連接導(dǎo)線進行分解測量；如果出現(xiàn)絕緣電阻值小于2000ΜΩ時，必須拆除連接導(dǎo)線進行分解測量；在電纜泄漏電流測量升壓過程中，如果μ A I表的電流值沒有超過I μ A時出現(xiàn)了 μ A 2表的電流值不按比例上升或泄漏電流超過50 μ A時，應(yīng)停止整組升壓試驗，必須拆線分解單獨測量；在氧化鋅避雷器直流ImA動作電壓值測量升壓過程中，如果出現(xiàn)μ Al表的電流值不按比例上升或泄漏電流超過10μ A時，應(yīng)停止整組升壓試驗，必須拆線分解單獨測量。
[0019]采用本電路和方法的主要優(yōu)點是原理簡單安全、易操作、抗干擾好、對氧化鋅避雷器和電纜主絕緣無破壞性，有效地縮短了試驗作業(yè)與停電時間，降低了作業(yè)勞動強度，提高了試驗作業(yè)和設(shè)備運行的安全性。
[0020]本氧化鋅避雷器和電纜整組試驗電路和方法經(jīng)實際應(yīng)用，通過拆線和整組試驗測量數(shù)據(jù)的比較分析，整組試驗測量完全能滿足測量精度要求，取得了良好的實際效果。
【權(quán)利要求】
1.一種IOkV氧化鋅避雷器與電纜的整組試驗電路，包括避雷器等效電容、避雷器絕緣電阻、電纜等效電容、電纜主絕緣電阻、電纜護層絕緣電阻，所述避雷器等效電容和避雷器絕緣電阻并聯(lián)連接，所述電纜主絕緣電阻與電纜護層絕緣電阻串聯(lián)后與所述電纜等效電容并聯(lián)連接，所述避雷器等效電容、避雷器絕緣電阻和電纜等效電容并聯(lián)連接并一端接地，其特征在于:本試驗電路還包括試驗直流電源、第一 μ A表和第二 μ A表，所述試驗直流電源與第二 μ A表串聯(lián)后試驗直流電源正極連接所述避雷器等效電容接地端、第二 μ A表連接所述避雷器等效電容另一端，所述第一 μ A表連接所述電纜主絕緣電阻與電纜護層絕緣電阻之間和接地端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述IOkV氧化鋅避雷器與電纜的整組試驗電路的試驗方法，其特征在于本方法包括如下步驟: 步驟一、對避雷器和電纜進行單體絕緣電阻測試，絕緣電阻測試合格后按整組試驗電路正確接線； 步驟二、將試驗直流電源電壓升到8kV，同時觀察第二 μ A表指示有無突變現(xiàn)象，讀取第一 μ A表的電流值，完成電纜第一級泄漏電流測量； 步驟三、將試驗直流電源電壓升到13kV，同時觀察第二 μ A表指示有無突變現(xiàn)象，讀取第一 μ A表的電流值，完成電纜第二級泄漏電流測量； 步驟四、將試驗直流電源電壓勻速上升，同時觀察第一 μ A表指示有無突變現(xiàn)象，當(dāng)?shù)诙?μ A表顯示值達到ImA電流值時，讀取試驗直流電源電壓值，完成避雷器ImA動作電壓值測量； 步驟五、將試驗直流電源電壓勻速下降到避雷器75%的ImA動作電壓值，讀取第二μ A表的電流值，完成避雷器75%的ImA動作電壓值下的泄漏電流測量； 步驟六、將試驗直流電源電壓勻速下降到零，切斷試驗直流電源，完成避雷器與電纜的整組試驗。
【文檔編號】G01R31/02GK104007354SQ201310060935
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2013年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月27日
【發(fā)明者】戴靜旭, 潘永明, 夏之蔭, 華力潮 申請人:上海寶鋼工業(yè)技術(shù)服務(wù)有限公司