CN117538694A - 一种筛选避雷器的方法 - Google Patents

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CN117538694A CN202311450917.7A CN202311450917A CN117538694A CN 117538694 A CN117538694 A CN 117538694A CN 202311450917 A CN202311450917 A CN 202311450917A CN 117538694 A CN117538694 A CN 117538694A
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Abstract

本发明涉及电力设备领域，公开了一种筛选避雷器的方法，该方法包括如下步骤：测试待测避雷器Q的第一U1mA和第一泄漏电流；将避雷器进行至少2次大电流冲击耐受试验，得到避雷器I，测试避雷器I的第二U1mA和第二泄漏电流，并得到第一变化率Δ1和第二变化率Δ2；将满足第一标准的避雷器I进行浸水试验，得到避雷器II；测试避雷器II的第三U1mA和第三泄漏电流，并得到第三变化率Δ3和第四变化率Δ4；将满足第二标准的避雷器II进行高温老化试验，测试避雷器的功耗和阻性电流，得到避雷器Ⅲ；将满足第三标准的避雷器Ⅲ重复试验，得到仍然满足第三标准的避雷器Ⅳ，则同批次避雷器产品合格。

Description

一种筛选避雷器的方法
技术领域
本发明涉及电力设备领域，具体涉及一种筛选避雷器的方法。
背景技术
复合外套避雷器的硅橡胶与避雷器芯体粘接不牢，由于硅橡胶的呼吸效应，长期作用下水汽会侵入到硅橡胶与芯体之间，在高温下水汽蒸发，在粘接不牢的位置形成水汽通道，电压下出现放电，形成电弧，电弧作用下破坏了芯体的结构，导致泄漏电流进一步增大，进一步破坏内部的电阻片，最终导致避雷器击穿，线路跳闸放电。
CN112216450A公开了一种监测一体化避雷器，包括避雷器外套及设置于其内的避雷器电阻片等。该监测一体化避雷器可准确监测避雷器内部密封性能、实时反映避雷器运行状态，但其未对避雷器与硅橡胶的粘接性能进行监测。
因此，现有的标准GB/T 11032-2020对于避雷器的密封性能进行了要求，并没有对避雷器与硅橡胶的粘接性能进行判别，从而无法准确地筛选出合格的避雷器，导致现场可以通过密封性能的产品，同样出现了高温下的故障击穿现象。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的筛选避雷器过程准确率低、筛选出的避雷器使用周期短的问题。
本发明的发明人在研究过程中发现，首先对避雷器进行大电流冲击耐受试验检验其内部零部件的绝缘耐受情况，评价其测试前后的基本电性能变化；其次对避雷器进行浸水试验检验其密封性能，评价其测试前后的基本电性能变化；然后借助交流老化试验平台，模拟现场的高温环境，在高温下对避雷器进行高温老化试验，测试其功耗和泄漏电流的变化趋势，评价其测试前后的基本电性能变化；最后重复浸水试验和高温老化试验。通过所述筛选避雷器的方法的同批次避雷器产品，其与硅橡胶粘接性能良好，使用周期长，为合格的避雷器产品。有鉴于此，本发明提供了如下的技术方案。
为了实现上述目的，本发明提供一种筛选避雷器的方法，该方法包括如下步骤：
步骤1：从同批次避雷器产品中选择任意一个待测避雷器Q，测试所述待测避雷器Q的第一U1mA和第一泄漏电流；
将所述避雷器进行至少2次大电流冲击耐受试验，得到避雷器I；
测试所述避雷器I的第二U1mA和第二泄漏电流，并得到第一变化率Δ1和第二变化率Δ2；其中，
Δ1＝|第一U1mA-第二U1mA|/第一U1mA；
Δ2＝|第一泄漏电流-第二泄漏电流|；
步骤2：将满足第一标准的所述避雷器I进行浸水试验，得到避雷器II；
所述第一标准同时满足：
a、所述避雷器I表面无损坏；
b、Δ1小于10％；
c、Δ2小于50μA；
将所述避雷器II冷却之后，测试所述避雷器II的第三U1mA和第三泄漏电流，并得到第三变化率Δ3和第四变化率Δ4；其中，
Δ3＝|第二U1mA-第三U1mA|/第二U1mA；
Δ4＝|第二泄漏电流-第三泄漏电流|；
步骤3：在所述浸水试验完成后5-8h内，将满足第二标准的所述避雷器II进行高温老化试验，所述高温老化试验的试验温度为110-120℃；测试所述避雷器的功耗和阻性电流，得到避雷器Ⅲ；
所述第二标准同时满足：
a、Δ3小于5.0％；
b、Δ4小于20μA；
将所述避雷器Ⅲ冷却之后，测试所述避雷器Ⅲ的第四U1mA和第四泄漏电流，并得到第五变化率Δ5和第六变化率Δ6；其中，
Δ5＝|第三U1mA-第四U1mA|/第三U1mA；
Δ6＝|第三泄漏电流-第四泄漏电流|；
步骤4：将满足第三标准的所述避雷器Ⅲ重复进行3次步骤2至步骤3的试验，得到仍然满足所述第三标准的避雷器Ⅳ，则所述同批次避雷器产品合格；
所述第三标准同时满足：
a、所述功耗的最大值≯10W，且所述阻性电流的最大值≯1mA；
b、所述避雷器表面无损坏；
c、Δ5小于5.0％；
d、Δ6小于20μA。
本发明的上述技术方案至少具有以下优点：
(1)本发明提供的筛选避雷器的方法能够快速判别避雷器与硅橡胶的粘接性能，弥补了现有标准的缺失问题，从而准确地筛选出合格的避雷器产品。
(2)本发明提供的筛选避雷器的方法准确率高，筛选出来的避雷器使用周期长。
(3)本发明提供的筛选避雷器的方法测试过程成本较低，仅需简要仪器即可试验，试验周期短。
(4)本发明提供的筛选避雷器的方法也适用于其他室外电器的筛选。
附图说明
图1是本发明实施例中筛选避雷器的方法流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，若本发明中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
如前所述，本发明提供一种筛选避雷器的方法，该方法包括如下步骤：
步骤1：从同批次避雷器产品中选择任意一个待测避雷器Q，测试所述待测避雷器Q的第一U1mA和第一泄漏电流；
将所述避雷器进行至少2次大电流冲击耐受试验，得到避雷器I；
测试所述避雷器I的第二U1mA和第二泄漏电流，并得到第一变化率Δ1和第二变化率Δ2；其中，
Δ1＝|第一U1mA-第二U1mA|/第一U1mA；
Δ2＝|第一泄漏电流-第二泄漏电流|；
步骤2：将满足第一标准的所述避雷器I进行浸水试验，得到避雷器II；
所述第一标准同时满足：
a、所述避雷器I表面无损坏；
b、Δ1小于10％；
c、Δ2小于50μA；
将所述避雷器II冷却之后，测试所述避雷器II的第三U1mA和第三泄漏电流，并得到第三变化率Δ3和第四变化率Δ4；其中，
Δ3＝|第二U1mA-第三U1mA|/第二U1mA；
Δ4＝|第二泄漏电流-第三泄漏电流|；
步骤3：在所述浸水试验完成后5-8h内，将满足第二标准的所述避雷器II进行高温老化试验，所述高温老化试验的试验温度为110-120℃；测试所述避雷器的功耗和阻性电流，得到避雷器Ⅲ；
所述第二标准同时满足：
a、Δ3小于5.0％；
b、Δ4小于20μA；
将所述避雷器Ⅲ冷却之后，测试所述避雷器Ⅲ的第四U1mA和第四泄漏电流，并得到第五变化率Δ5和第六变化率Δ6；其中，
Δ5＝|第三U1mA-第四U1mA|/第三U1mA；
Δ6＝|第三泄漏电流-第四泄漏电流|；
步骤4：将满足第三标准的所述避雷器Ⅲ重复进行3次步骤2至步骤3的试验，得到仍然满足所述第三标准的避雷器Ⅳ，则所述同批次避雷器产品合格；
所述第三标准同时满足：
a、所述功耗的最大值≯10W，且所述阻性电流的最大值≯1mA；
b、所述避雷器表面无损坏；
c、Δ5小于5.0％；
d、Δ6小于20μA。
需要说明的是，本发明前述“U1mA”是指0.75倍直流参考电压。
优选地，利用直流高压发生器，测试所述待测避雷器Q的第一U1mA、第一泄漏电流、第二U1mA、第二泄漏电流、第三U1mA、第三泄漏电流、第四U1mA和第四泄漏电流。
优选地，所述从同批次避雷器产品中选择任意一个待测避雷器Q之后，对所述待测避雷器Q的外观和放电间隙距离进行检查，具体为：①确保复合外套伞裙表面平整，无缺陷、砂眼和孔洞现象；②确保螺杆螺帽螺纹均匀，可顺畅的旋进和旋出；③确保表面镀锌层均匀。
根据一种优选的具体实施方式，在步骤1中，该方法还包括：先将所述待测避雷器Q进行干工频耐受电压试验，再将所述待测避雷器Q进行所述大电流冲击耐受试验。
根据一种特别优选的具体实施方式，所述干工频耐受电压试验的条件包括：工频电压为12kV，耐受时间为1min。在该优选情况下，本发明提供的筛选避雷器的方法准确率更高。
优选地，在步骤1中，所述大电流冲击耐受试验的波形设置为4/10。
优选情况下，在步骤1中，所述待测避雷器Q的额定电压为10-35kV，试验在整只所述待测避雷器Q上进行。
优选地，在步骤1中，所述待测避雷器Q的额定电压大于35kV，试验在所述待测避雷器Q的比例单元上进行。
优选地，所述比例单元为所述待测避雷器Q的元件和电阻片中的至少一种。
优选地，在步骤1中，所述大电流冲击耐受试验的条件包括：在2次大电流冲击耐受试验之间，使避雷器冷却到环境温度。
优选情况下，在步骤2中，所述浸水试验的浸水时间为42-48h。在该优选情况下，本发明提供的筛选避雷器的方法更为严格，准确率更高。
根据一种优选的具体实施方式，将整只避雷器浸没到盛满试验用水的去离子水容器中进行所述浸水试验，试验用水为去离子水与NaCl溶液配置而成的沸水，试验用水中的NaCl的含量为1kg/m3。
本发明对于所述去离子水容器没有特别的限制，本领域技术人员可以根据需要进行选择。示例性地，去离子水容器为电热恒温水槽。
优选地，在步骤1中，所述大电流冲击耐受试验为根据标准号为GB/T11032-2020的《交流无间隙金属氧化物避雷器》中的规定设置；且
在步骤2中，所述浸水试验为根据标准号为GB/T 11032-2020的《交流无间隙金属氧化物避雷器》中的规定设置。
优选地，在步骤2中，进行所述浸水试验之后，将得到的所述避雷器II进行表面清洗。
硅橡胶与杜立顿不粘会导致水煮过程中形成一个有水分的空间，高温下水分迅速蒸发，温度越高水分蒸发越快；交流下空气区域的场强集中，水汽迅速蒸发导致了局部电场畸变严重，出现了导通放电，放电形成的高温进一步的破坏绝缘结构和电阻片，导致整体的阻性电流进一步增大，导致整体的贯彻。如果温度低于110℃，则局部的水分蒸发速度和空的绝缘强度不足以形成局部击穿，因此导致可能无法识别出避雷器损坏的情况。优选地，在步骤3中，所述高温老化试验的试验温度为110-120℃。
优选情况下，在步骤3中，所述高温老化试验的条件包括：将所述待测避雷器Q的两端的电压按照10kV/min的速率从工频电压升至额定电压。在该优选情况下，本发明提供的筛选避雷器的方法，与避雷器应用于现场时的实际情况更为接近。
优选地，所述工频电压为相电压。
优选地，在步骤3中，所述待测避雷器Q的额定电压为10-35kV时，所述相电压为5.78kV。
优选情况下，所述待测避雷器Q的额定电压为35kV以上时，所述相电压为20.23kV。
以下结合图1所示的筛选避雷器的方法流程示意图对筛选避雷器的方法进行详细说明：
如图1中所示，首先将避雷器进行至少2次大电流冲击耐受试验，判断避雷器是否满足第一标准(即避雷器表面有无损坏，并且避雷器测试前后的基本电性能变化是否满足要求)；如果避雷器不满足第一标准，则同批次避雷器产品不合格；
如果避雷器满足第一标准，则将避雷器进行浸水试验，判断避雷器是否满足第二标准(即避雷器测试前后的基本电性能变化是否满足要求)；如果避雷器不满足第二标准，则同批次避雷器产品不合格；
如果避雷器满足第二标准，则将避雷器进行高温老化试验，判断避雷器是否满足第三标准(即避雷器的功耗和阻性电流是否满足要求，避雷器表面有无损坏，且测试前后的基本电性能变化是否满足要求)；如果避雷器不满足第三标准，则同批次避雷器产品不合格；
如果避雷器满足第三标准，则将避雷器进行3次重复试验(包括浸水试验、高温老化试验)，继续判断避雷器是否满足第三标准(即避雷器的功耗和阻性电流是否满足要求，避雷器表面有无损坏，且测试前后的基本电性能变化是否满足要求)；如果避雷器不满足第三标准，则同批次避雷器产品不合格；
如果经3次重复实验之后的避雷器仍然满足第三标准，则同批次避雷器产品合格。
以下将通过实例对本发明进行详细描述。
以下实例中的避雷器均来自湖南省湘电试研技术有限公司。
实施例1-3为第一批次避雷器产品中的三个待测避雷器Q进行的试验。
实施例1
(1)从同批次避雷器产品中选择一个待测避雷器Q(额定电压为10kV，到货编号见表1)，对待测避雷器Q的外观和放电间隙距离进行检查，具体为：①确保复合外套伞裙表面平整，无缺陷、砂眼和孔洞现象；②确保螺杆螺帽螺纹均匀，可顺畅的旋进和旋出；③确保表面镀锌层均匀。
(2)将上述待测避雷器Q进行干工频耐受电压试验，对避雷器施加12kV工频电压，耐受时间为1min；
测试待测避雷器Q的第一U1mA和第一泄漏电流；
结果见表2。
(3)根据标准号为GB/T 11032-2020的《交流无间隙金属氧化物避雷器》中的规定设置，将上述整只避雷器进行2次大电流冲击耐受试验，得到避雷器I；
测试上述避雷器I的第二U1mA和第二泄漏电流，并得到第一变化率Δ1和第二变化率Δ2；其中：
耐受时间为1min，大电流冲击耐受试验的波形设置为4/10；
在2次大电流冲击耐受试验之间，使避雷器冷却到环境温度；
Δ1＝|第一U1mA-第二U1mA|/第一U1mA；
Δ2＝|第一泄漏电流-第二泄漏电流|；
结果见表2。
(4)根据标准号为GB/T 11032-2020的《交流无间隙金属氧化物避雷器》中的规定，将满足第一标准的整只避雷器I浸没到盛满试验用水的去离子水容器中进行浸水试验，得到避雷器II，将得到的避雷器II进行表面清洗；其中：
浸水试验的条件为：浸水时间为42h，试验用水为去离子水与NaCl溶液配置而成的沸水，试验用水中的NaCl的含量为1kg/m3；
第一标准同时满足：
a、避雷器I表面无损坏；
b、Δ1小于10％；
c、Δ2小于50μA；
将避雷器II冷却之后，测试避雷器II的第三U1mA和第三泄漏电流，并得到第三变化率Δ3和第四变化率Δ4；其中：
Δ3＝|第二U1mA-第三U1mA|/第二U1mA；
Δ4＝|第二泄漏电流-第三泄漏电流|；
结果见表2。
(5)在浸水试验完成后8h内，将满足第二标准的避雷器II进行高温老化试验，测试避雷器的功耗和阻性电流，得到避雷器Ⅲ；其中：
高温老化试验的条件包括：高温老化试验的试验温度为110℃，将待测避雷器Q的两端的电压按照10kV/min的速率从工频电压(即相电压，为5.78kV)升至额定电压；
第二标准同时满足：
a、Δ3小于5.0％；
b、Δ4小于20μA；
将避雷器Ⅲ冷却之后，测试避雷器Ⅲ的第四U1mA和第四泄漏电流，并得到第五变化率Δ5和第六变化率Δ6；其中：
Δ5＝|第三U1mA-第四U1mA|/第三U1mA；
Δ6＝|第三泄漏电流-第四泄漏电流|；
结果见表2。
(8)将满足第三标准的避雷器Ⅲ重复进行3次步骤2至步骤3的试验，得到仍然满足第三标准的避雷器Ⅳ，则同批次避雷器产品合格；
第三标准同时满足：
a、功耗的最大值≯10W，且阻性电流的最大值≯1mA；
b、避雷器表面无损坏；
c、Δ5小于5.0％；
d、Δ6小于20μA；
结果见表2。
(9)将试验之后的避雷器进行解剖，观察其与硅橡胶粘接情况；结果见表2。
实施例2-3
按照实施例1的方法，不同的是，避雷器的到货编号不同(详见表1)，其余均相同，结果见表2。
对比例1-3为第二批次避雷器产品中的三个待测避雷器Q进行的试验。
对比例1
按照实施例1的方法，不同的是，高温老化试验的试验温度为90℃，其余均相同，结果见表3。
对比例2-3
按照对比例1的方法，不同的是，避雷器的到货编号不同(详见表1)，其余均相同，结果见表3。
对比例4-6为第三批次避雷器产品中的三个待测避雷器Q进行的试验。
对比例4
按照实施例1的方法，不同的是，高温老化试验的试验温度为100℃，其余均相同，结果见表4。
对比例5-6
按照对比例4的方法，不同的是，避雷器的到货编号不同(详见表1)，其余均相同，结果见表4。
表1
到货编号
实施例1 202300001
实施例2 202300002
实施例3 202300003
对比例1 202300004
对比例2 202300005
对比例3 202300006
对比例4 202300007
对比例5 202300008
对比例6 202300009
表2
表3
表4
通过以上的结果可以看出，对比例1-6中存在高温老化过程无法识别粘接不牢的现象，部分粘接不好的避雷器判断为粘接好，存在误判的风险；而实施例1-3中能够筛选出与硅橡胶粘接不良的避雷器，因此采用本发明提供的筛选避雷器的方法能够判别出避雷器与硅橡胶的粘接性能，从而有效地筛选出合格的避雷器产品。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种筛选避雷器的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤1：从同批次避雷器产品中选择任意一个待测避雷器Q，测试所述待测避雷器Q的第一U1mA和第一泄漏电流；
将所述避雷器进行至少2次大电流冲击耐受试验，得到避雷器I；
测试所述避雷器I的第二U1mA和第二泄漏电流，并得到第一变化率Δ1和第二变化率Δ2；其中，
Δ1＝|第一U1mA-第二U1mA|/第一U1mA；
Δ2＝|第一泄漏电流-第二泄漏电流|；
步骤2：将满足第一标准的所述避雷器I进行浸水试验，得到避雷器II；
所述第一标准同时满足：
a、所述避雷器I表面无损坏；
b、Δ1小于10％；
c、Δ2小于50μA；
将所述避雷器II冷却之后，测试所述避雷器II的第三U1mA和第三泄漏电流，并得到第三变化率Δ3和第四变化率Δ4；其中，
Δ3＝|第二U1mA-第三U1mA|/第二U1mA；
Δ4＝|第二泄漏电流-第三泄漏电流|；
步骤3：在所述浸水试验完成后5-8h内，将满足第二标准的所述避雷器II进行高温老化试验，所述高温老化试验的试验温度为110-120℃；测试所述避雷器的功耗和阻性电流得到避雷器Ⅲ；
所述第二标准同时满足：
a、Δ3小于5.0％；
b、Δ4小于20μA；
将所述避雷器Ⅲ冷却之后，测试所述避雷器Ⅲ的第四U1mA和第四泄漏电流，并得到第五变化率Δ5和第六变化率Δ6；其中，
Δ5＝|第三U1mA-第四U1mA|/第三U1mA；
Δ6＝|第三泄漏电流-第四泄漏电流|；
步骤4：将满足第三标准的所述避雷器Ⅲ重复进行3次步骤2至步骤3的试验，得到仍然满足所述第三标准的避雷器Ⅳ，则所述同批次避雷器产品合格；
所述第三标准同时满足：
a、所述功耗的最大值≯10W，且所述阻性电流的最大值≯1mA；
b、所述避雷器表面无损坏；
c、Δ5小于5.0％；
d、Δ6小于20μA。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤1中，该方法还包括：先将所述待测避雷器Q进行干工频耐受电压试验，再将所述待测避雷器Q进行所述大电流冲击耐受试验。
3.根据权利要求1中任意一项所述的方法，其中，在步骤1中，所述大电流冲击耐受试验的波形设置为4/10。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，在步骤1中，所述待测避雷器Q的额定电压为10-35kV，试验在整只所述待测避雷器Q上进行。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，在步骤1中，所述待测避雷器Q的额定电压大于35kV，试验在所述待测避雷器Q的比例单元上进行。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述比例单元为所述待测避雷器Q的元件和电阻片中的至少一种。
7.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，在步骤2中，所述浸水试验的浸水时间为42-48h。
8.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，在步骤1中，所述大电流冲击耐受试验为根据标准号为GB/T 11032-2020的《交流无间隙金属氧化物避雷器》中的规定设置；且
在步骤2中，所述浸水试验为根据标准号为GB/T 11032-2020的《交流无间隙金属氧化物避雷器》中的规定设置。
9.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，在步骤3中，所述高温老化试验的条件包括：将所述待测避雷器Q的两端的电压按照10kV/min的速率从工频电压升至额定电压。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，在步骤3中，所述待测避雷器Q的额定电压为10-35kV时，所述相电压为5.78kV；和/或，
所述待测避雷器Q的额定电压为35kV以上时，所述相电压为20.23kV。
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