CN106680652B - 一种金属氧化物避雷器带电测试试验研究系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属氧化物避雷器带电测试试验研究系统，包括标准的110kV变电站主变压器、母线、三相金属氧化物避雷器和调压器，还包括有避雷器泄漏电流带电测试仪、等值盐密溶液喷淋装置和红外热成像仪。本发明通过设置调压装置改变系统运行电压、等值盐密溶液喷淋装置以及红外热像仪监测设备运行温度，便于研究设备运行温度的变化率与MOA阻性电流的变化率之间存在的对应关系；进一步的通过设置避雷器支柱滚动轨道，使本系统能够通过改变MOA三相的空间位置布局，来模拟MOA周围设备运行工况变化，用于培训教学或者试验验证等实用性强，且可以有效地检验不同的MOA泄漏电流带电测试设备的性能优劣。

Description

一种金属氧化物避雷器带电测试试验研究系统

技术领域

本发明涉及电力系统在运设备带电测试技术领域，尤其涉及一种金属氧化物避雷器带电测试试验研究系统。

背景技术

目前，变电站内金属氧化物避雷器（以下简称“MOA”）长期承受系统运行相电压作用，在老化、潮湿、污秽和过电压等因素下可能导致阀片会逐渐劣化、阻性电流及有功功率的增加，最终致使绝缘特性遭到破坏，因此如何通过MOA的带电试验检测其性能的优劣就十分必要。

MOA带电测试是一种重要的检测方法：在MOA正常运行工况下对通过阀片的全电流和阻性分量进行测量，并结合初始值差来判断阀片的劣化情况。多数情况下MOA带电测试数据一致性较好，试验数据是比较可靠地反映MOA真实性状的，但个别如特高压交、直流变电站内避雷器有时由于受系统运行电压波动、瓷套表面污秽程度、MOA运行温度（环境温湿度的变化）、MOA周围设备运行工况的变化（MOA三相之间的地理布置）、不规范的试验设备或试验方法等各种因素的影响，造成MOA带电测试数据可对比性不好，试验结论有时较难以判断，具体如下所示；

系统运行电压对MOA带点测试具有较大的影响，实测表明：全电流的大小与MOA运行相电压存在一定的关系，MOA运行相电压对全电流及阻性电流是有影响的，随着运行相电压的增大，MOA的全电流与阻性电流也会增大，相角差降低，反之亦然。

以某特高压#2M避雷器2009年3月~1月的数据为例进行说明，通过曲线分析对比该组三相避雷器运行相电压和全电流的关系，发现全电流的大小与避雷器运行相电压大部分时候有一定的关系，随着避雷器运行相电压的抬升，全电流也有所增大，而前面分析阻性电流随全电流的增加也随之增加，反之亦然。这说明MOA运行相电压对全电流及阻性电流是有影响的，三者之间的变化趋势是基本一致的。但运行相电压的改变对全电流的改变影响有多大却无规律可循，运行相电压变化率和全电流变化率之间存在什么对应关系还有待进一步研究。

表面污秽对MOA带点测试具有的影响。户外MOA瓷套易受到环境污秽污染，在环境相对湿度较大时瓷套外表面泄漏电流增大，由于MOA自身本体的阻性电流较小，即使较小的表面泄漏也会造成一定的测量误差，以致于测试数据偏大，不能真实反映MOA情况。此外，这些表面污秽同样影响MOA阀片柱的电压分布而使其内部泄漏电流增加。因此，表面污秽的影响造成MOA带电测试误差偏大的情况存在较大可能。但表面污秽的程度和MOA带电测试误差存在什么对应关系还有待进一步研究。

设备运行温度对MOA带点测试具有的影响。有研究表明：ZnO阀片在小电流区域具有负的温度系数且MOA内部空间较小、散热条件较差，有功损耗产生的热量会使电阻片的温度高于环境温度，阻性电流随阀片温度的升高而增大。但设备运行温度的变化率与MOA阻性电流的变化率之间存在什么对应关系还有待进一步研究。

MOA周围设备运行工况变化对MOA带点测试具有的影响。有实测表明某些母线避雷器在靠近出线时，出线开关、刀闸、CT、支柱等设备时会对避雷器带电测试造成干扰，导致B相阻性电流偏大。在出线开关的投切状态改变后，避雷器带电测试数据差别较大。但MOA周围设备运行工况变化与MOA阻性电流的测试之间存在什么对应关系还有待进一步研究。

此外，不规范的试验设备或试验方法也可能对MOA带电测试造成影响，例如试验设备的电压信号无线发射装置电力不足、信号受到干扰、试验设备虚接地、试验设备测试精度不满足要求等，都可能造成MOA带电测试数据的不准确。

综上所述，系统运行电压波动、瓷套表面污秽程度、MOA运行温度、MOA周围设备运行工况的变化、不规范的试验设备或试验方法等各种因素的影响对于避雷器阻性电流带电测试均存在较大影响，虽然很多单位在MOA阻性电流带电测试过程中发现过这些现象，但目前国内对上述三方面开展了一些相关研究的机构较少，且研究内容均不够深入，不能够形成较有效的结论。电力系统设备受供电可靠性的制约，并不能随时停电进行相关试验的测试验证，不能够对MOA的这些影响因素进行深入地研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属氧化物避雷器带电测试试验研究系统，能够通过能够方便可靠地实现在不同的影响因素下对MOA泄漏电流带电测试进行深入有效地研究，有效地检验不同的MOA泄漏电流带电测试设备的性能优劣。

本发明采用的技术方案为：

一种金属氧化物避雷器带电测试试验研究系统，包括标准的110kV变电站主变压器、母线、三相金属氧化物避雷器和调压器，主变压器通过调压器与母线连接，母线通过母线连接金具与三相金属氧化物避雷器，还包括有避雷器泄漏电流带电测试仪、等值盐密溶液喷淋装置和红外热成像仪，所述的避雷器泄漏电流带电测试仪、等值盐密溶液喷淋装置10和红外热成像仪均设置在三相金属氧化物避雷器的一侧；

所述的金属氧化物避雷器具有三相支柱，每一相支柱下方均滑动设置有一个避雷器支柱滚动轨道，三个避雷器支柱滚动轨道的结构、大小完全形同，且三者相互平行设置；在避雷器支柱滚动轨道附近还设置有有接地引下线接线端子，用于金属氧化物避雷器接地连接；每组避雷器支柱底部滚轮都通过一个避雷器支柱滚动轨道金属卡槽进行固定，防止避雷器在移动过程中发生倾斜。

所述的每个支柱与避雷器支柱滚动轨道之间有两组避雷器支柱底部滚轮，用于金属氧化物避雷器沿避雷器支柱滚动轨道朝着相应的位置进行滚动。

本发明首先通过调压装置改变系统运行电压，在不同的系统运行电压下进行MOA泄漏电流的带电测试，研究运行相电压变化率和全电流、阻性电流变化率之间存在的对应关系，寻找并细化MOA阀片在小电流区域内的伏安特性曲线；其次通过等值盐密溶液喷淋装置对MOA绝缘外套表面喷淋，研究表面污秽的程度和MOA带电测试误差存在的对应关系；最后在一年当中不同时段利用红外热像仪监测设备运行温度，研究设备运行温度的变化率与MOA阻性电流的变化率之间存在的对应关系；进一步的通过设置避雷器支柱滚动轨道，使本系统能够通过改变MOA三相的空间位置布局，来模拟MOA周围设备运行工况变化，可以研究MOA周围设备运行工况变化与MOA阻性电流的测试之间存在的对应关系；本发明能够检验试验设备或试验方法性能的优劣、使用安全便捷，能够方便可靠地实现在不同的影响因素下对MOA泄漏电流带电测试进行深入有效地研究，用于培训教学或者试验验证等实用性强，且可以有效地检验不同的MOA泄漏电流带电测试设备的性能优劣。

附图说明

图1是本发明的整体结构图；

图2是本发明单个MOA支柱滚动轨道工作状态示意图，

图3是本发明所述MOA支柱滚动轨道工作状态位置选择示意图。

图中：1、母线连接金具，2、金属氧化物避雷器，3、主变压器，4、调压器，5、避雷器支柱滚动轨道，6、避雷器支柱底部滚轮，7、避雷器支柱滚动轨道金属卡槽，8、接地引下线接线端子，9、避雷器泄漏电流带电测试仪，10、等值盐密溶液喷淋装置，11、红外热成像仪。

具体实施方式

本发明可以应用于金属氧化物避雷器MOA泄漏电流带电测试的模拟培训、试验研究及带电测试设备性能优劣的检验等相关工作。

如图1、2和图3所示， 本发明包括一种金属氧化物避雷器带电测试试验研究系统，包括标准的110kV变电站主变压器3、母线、三相金属氧化物避雷器2和调压器，主变压器3通过调压器4与母线连接，母线通过母线连接金具1与三相金属氧化物避雷器2，还包括有避雷器泄漏电流带电测试仪9、等值盐密溶液喷淋装置10和红外热成像仪11，所述的避雷器泄漏电流带电测试仪9、等值盐密溶液喷淋装置10和红外热成像仪11均设置在三相金属氧化物避雷器2的一侧；所述的金属氧化物避雷器2绝缘外套表面可以模拟不同的污秽程度：通过依据污秽水平事先配置好的等值盐密溶液，利用等值盐密溶液喷淋装置10对三相金属氧化物避雷器2绝缘外套表面进行均匀喷淋，在极度湿润、轻微湿润或轻微干燥后，可以使用避雷器泄漏电流带电测试仪9进行避雷器泄漏电流的带电检测，研究表面污秽的程度和MOA带电测试误差存在的对应关系。表面污秽对MOA带点测试具有的影响。

户外MOA瓷套易受到环境污秽污染，在环境相对湿度较大时瓷套外表面泄漏电流增大，由于MOA自身本体的阻性电流较小，即使较小的表面泄漏也会造成一定的测量误差，以致于测试数据偏大，不能真实反映MOA情况。此外，这些表面污秽同样影响MOA阀片柱的电压分布而使其内部泄漏电流增加。因此，表面污秽的影响造成MOA带电测试误差偏大的情况存在较大可能。所以本发明提供表面污秽的程度和MOA带电测试误差存在什么对应关系进行进一步研究的实验条件。

设备运行温度对MOA带点测试具有的影响。ZnO阀片在小电流区域具有负的温度系数且MOA内部空间较小、散热条件较差，有功损耗产生的热量会使电阻片的温度高于环境温度，阻性电流随阀片温度的升高而增大。但设备运行温度的变化率与MOA阻性电流的变化率之间存在什么对应关系还待进一步研究，基于此，本发明也通过设置实验条件，使其能够通过本发明进行数据的收集和准确的实验。

MOA周围设备运行工况变化对MOA带点测试具有的影响。有实测表明某些母线避雷器在靠近出线时，出线开关、刀闸、CT、支柱等设备时会对避雷器带电测试造成干扰，导致B相阻性电流偏大。在出线开关的投切状态改变后，避雷器带电测试数据差别较大。但MOA周围设备运行工况变化与MOA阻性电流的测试之间存在什么对应关系还有待进一步研究。

此外，不规范的试验设备或试验方法也可能对MOA带电测试造成影响，例如试验设备的电压信号无线发射装置电力不足、信号受到干扰、试验设备虚接地、试验设备测试精度不满足要求等，都可能造成MOA带电测试数据的不准确。本发明通过设置实验系统，均能够对其进行实验和数据的收集。

所述的金属氧化物避雷器2具有三相支柱，每一相支柱下方均滑动设置有一个避雷器支柱滚动轨道5，三个避雷器支柱滚动轨道5的结构、大小完全形同，且三者相互平行设置；在避雷器支柱滚动轨道5附近还设置有有接地引下线接线端子8，用于金属氧化物避雷器2接地连接；每组避雷器支柱底部滚轮6都通过一个避雷器支柱滚动轨道金属卡槽7进行固定，防止避雷器在移动过程中发生倾斜。

本发明的设计及施工工艺均按照标准的110kV变电站主变压器3、母线及金属氧化物避雷器进行设计，主变压器3通过调压器4进行系统运行电压的调节，在不同的系统运行电压下对试验研究系统内的三相金属氧化物避雷器2使用避雷器泄漏电流带电测试仪9进行泄漏电流的带电测试，研究运行相电压变化率和全电流、阻性电流变化率之间存在的对应关系，寻找并细化MOA阀片在小电流区域内的伏安特性曲线。

所述的三相金属氧化物避雷器2每一相支柱均位于避雷器支柱滚动轨道5上，每个支柱与避雷器支柱滚动轨道5之间有两组避雷器支柱底部滚轮6，在拆除避雷器与母线连接金具1后，便于三相金属氧化物避雷器2沿避雷器支柱滚动轨道5朝着相应的位置进行滚动，每组避雷器支柱底部滚轮6都通过一个避雷器支柱滚动轨道金属卡槽7进行固定，防止避雷器在移动过程中发生倾斜。在避雷器支柱滚动轨道5附近有接地引下线接线端子8，便于三相金属氧化物避雷器2到达新位置时的接地连接。在三相金属氧化物避雷器2沿避雷器支柱滚动轨道5移动到相应位置时，如图3所示，通过第一相金属氧化物避雷器2的三个相对位置A1、A2、A3和第二相的金属氧化物避雷器2的三个相对位置B1、B2、B3相对设置以及第三相的金属氧化物避雷器2的三个相对位置C1、C2、C3的三相金属氧化物避雷器2的相对位置的不同三相避雷器之间位置关系可以是（正“一”字型、斜“一”字型、“品”字型、“L”型或者“V”型通过三相避雷器之间位置关系的变化间接改变避雷器相互之间及周围的电磁环境（即改变运行工况），此时可以使用避雷器泄漏电流带电测试仪9进行避雷器泄漏电流的带电检测，研究MOA周围设备运行工况变化与MOA阻性电流的测试之间存在的对应关系。

所述的三相金属氧化物避雷器2在一年当中不同季节（选取夏、冬极端天气情况下），使用红外热成像仪11观察记录三相金属氧化物避雷器2设备运行温度，同时使用避雷器泄漏电流带电测试仪9进行避雷器泄漏电流的带电检测，研究设备运行温度的变化率与MOA阻性电流的变化率之间存在的对应关系。

本系统能够检验试验设备或试验方法性能的优劣，例如模拟试验设备的电压信号无线发射装置电力不足、信号受到干扰、试验设备虚接地、试验设备测试精度不满足要求等。

本系统使用安全便捷，能够方便可靠地实现在不同的影响因素下对MOA泄漏电流带电测试进行深入有效地研究，用于培训教学或者试验验证等实用性强，且可以有效地检验不同的MOA泄漏电流带电测试设备的性能优劣，使用安全便捷，用于培训教学实用性强，具有较高的科学研究价值。

本发明可以应用于金属氧化物避雷器（MOA）泄漏电流带电测试的模拟培训、试验研究及带电测试设备性能优劣的检验等相关工作，能实现以下主要功能：一是能够通过调压装置改变系统运行电压，在不同的系统运行电压下进行MOA泄漏电流的带电测试，研究运行相电压变化率和全电流、阻性电流变化率之间存在的对应关系，寻找并细化MOA阀片在小电流区域内的伏安特性曲线；

二是能够通过等值盐密溶液喷淋装置对MOA绝缘外套表面喷淋，研究表面污秽的程度和MOA带电测试误差存在的对应关系；

三是在一年当中不同时段利用红外热像仪监测设备运行温度，可以研究设备运行温度的变化率与MOA阻性电流的变化率之间存在的对应关系；

四是可以通过改变MOA三相的空间位置布局，来模拟MOA周围设备运行工况变化，可以研究MOA周围设备运行工况变化与MOA阻性电流的测试之间存在的对应关系；五是可以检验试验设备或试验方法性能的优劣，例如模拟试验设备的电压信号无线发射装置电力不足、信号受到干扰、试验设备虚接地、试验设备测试精度不满足要求等。该金属氧化物避雷器带电测试试验研究系统使用安全便捷。

因此，本发明能够模拟真实环境下多种MOA的工况，包括调节系统运行电压、设置不同瓷套表面污秽程度、通过季节极端天气变化利用红外热成像仪监测MOA红外运行温度、改变MOA周围设备运行工况等，必要时可以对MOA带电测试试验设备进行试验测试，以检测MOA带电测试试验方法及检验带电测试设备的性能优劣。

上述具体实施方式用来说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和变更，都落入本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种金属氧化物避雷器带电测试试验研究系统，其特征在于：包括标准的110kV变电站主变压器（3）、母线、三相金属氧化物避雷器（2）和调压器，主变压器（3）通过调压器（4）与母线连接，母线通过母线连接金具与三相金属氧化物避雷器（2），还包括有避雷器泄漏电流带电测试仪（9）、等值盐密溶液喷淋装置（10）和红外热成像仪（11），所述的避雷器泄漏电流带电测试仪（9）、等值盐密溶液喷淋装置（10）和红外热成像仪（11）均设置在三相金属氧化物避雷器（2）的一侧；

所述的金属氧化物避雷器（2）具有三相支柱，每一相支柱下方均滑动设置有一个避雷器支柱滚动轨道（5），三个避雷器支柱滚动轨道（5）的结构、大小完全形同，且三者相互平行设置；在避雷器支柱滚动轨道（5）附近还设置有有接地引下线接线端子（8），用于金属氧化物避雷器（2）接地连接；每组避雷器支柱底部滚轮（6）都通过一个避雷器支柱滚动轨道金属卡槽（7）进行固定，防止避雷器在移动过程中发生倾斜。

2.根据权利要求1所述的金属氧化物避雷器带电测试试验研究系统，其特征在于：所述的每个支柱与避雷器支柱滚动轨道（5）之间有两组避雷器支柱底部滚轮（6），用于金属氧化物避雷器（2）沿避雷器支柱滚动轨道（5）朝着相应的位置进行滚动。

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