10kV氧化鋅避雷器與電纜的整組試驗(yàn)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(yàn)電路和方法,即試驗(yàn)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(hù)層絕緣電阻串聯(lián)后并聯(lián)于電纜等效電容構(gòu)成,試驗(yàn)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(hù)層絕緣電阻之間和接地端。本試驗(yàn)方法通過調(diào)整試驗(yàn)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(jí)泄漏電流測(cè)量、避雷器1mΑ動(dòng)作電壓值測(cè)量以及75%的1mΑ動(dòng)作電壓值下的泄漏電流測(cè)量。本試驗(yàn)電路和方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,連線方便,無需拆除連接導(dǎo)線實(shí)施避雷器與電纜的整組試驗(yàn),達(dá)到正確評(píng)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(yàn)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(yàn)電路和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前IOkV電壓等級(jí)氧化鋅避雷器和電纜在預(yù)防性試驗(yàn)中的測(cè)試項(xiàng)目雖然是完全相同的,但在氧化鋅避雷器試驗(yàn)時(shí)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(shí)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(duì)其狀態(tài)作出正確的評(píng)判;同樣如此,在電纜試驗(yàn)時(shí)也無法準(zhǔn)確地讀取其直流泄漏電流值并對(duì)其進(jìn)行狀態(tài)評(píng)判。因此,現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際在避雷器與電纜試驗(yàn)回路測(cè)試時(shí),必須將相互之間的連接導(dǎo)線拆開分解后,單獨(dú)地進(jìn)行各自測(cè)試項(xiàng)目。這樣一方面造成了試驗(yàn)測(cè)試時(shí)間長(zhǎng),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(duì)于220kV及以上氧化鋅避雷器一般均有多級(jí)組成,由于安裝時(shí)其底座對(duì)地均是絕緣的(需接入動(dòng)作計(jì)數(shù)器),對(duì)于多級(jí)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(yàn)中,普遍實(shí)現(xiàn)了不拆除連接導(dǎo)線或在線帶電測(cè)量的方法。
[0004]長(zhǎng)期以來,對(duì)于IOkV及以下電壓等級(jí)組合電氣設(shè)備回路中的氧化鋅避雷器試驗(yàn),只能采用拆除連接導(dǎo)線進(jìn)行單體試驗(yàn)的方法。因?yàn)镮OkV及以下電壓等級(jí)的氧化鋅避雷器,由于其底座對(duì)地均 是非絕緣的,所以無法采用在氧化鋅避雷器對(duì)地回路串入測(cè)量電流的μ A表的方法來進(jìn)行測(cè)量。同時(shí),IOkV及以下電壓等級(jí)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(jī)等,在試驗(yàn)電壓的作用下它們會(huì)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(duì)各類被試設(shè)備所需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確地測(cè)量。因此,要準(zhǔn)確地進(jìn)行單獨(dú)測(cè)量,也必須要求拆除連接線進(jìn)行單體試驗(yàn)。
【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(yàn)電路和方法,本試驗(yàn)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,連線方便,便于實(shí)施避雷器與電纜的整組試驗(yàn),本方法在不降低測(cè)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(shí)現(xiàn)整組試驗(yàn),準(zhǔn)確測(cè)量避雷器和電纜的各自試驗(yàn)數(shù)據(jù),達(dá)到正確評(píng)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(yàn)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(hù)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(hù)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(yàn)電路還包括試驗(yàn)直流電源、第一 P A表和第二 μ A表,所述試驗(yàn)直流電源與第二 μ A表串聯(lián)后試驗(yàn)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(hù)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(yàn)電路的試驗(yàn)方法包括如下步驟:
步驟一、對(duì)避雷器和電纜進(jìn)行單體絕緣電阻測(cè)試,絕緣電阻測(cè)試合格后按整組試驗(yàn)電路正確接線;
步驟二、將試驗(yàn)直流電源電壓升到8kV,同時(shí)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(jí)泄漏電流測(cè)量;
步驟三、將試驗(yàn)直流電源電壓升到13kV,同時(shí)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(jí)泄漏電流測(cè)量;
步驟四、將試驗(yàn)直流電源電壓勻速上升,同時(shí)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(dá)到ImA電流值時(shí),讀取試驗(yàn)直流電源電壓值,完成避雷器ImA動(dòng)作電壓值測(cè)量;
步驟五、將試驗(yàn)直流電源電壓勻速下降到避雷器75%的ImA動(dòng)作電壓值,讀取第二μ A表的電流值,完成避雷器75%的ImA動(dòng)作電壓值下的泄漏電流測(cè)量;
步驟六、將試驗(yàn)直流電源電壓勻速下降到零,切斷試驗(yàn)直流電源,完成避雷器與電纜的整組試驗(yàn)。
由于本發(fā)明IOkV氧化鋅避雷器與電纜的整組試驗(yàn)電路和方法采用了上述技術(shù)方案,即試驗(yàn)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(hù)層絕緣電阻串聯(lián)后并聯(lián)于電纜等效電容構(gòu)成,試驗(yàn)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(hù)層絕緣電阻之間和接地端。本試驗(yàn)方法通過調(diào)整試驗(yàn)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(jí)和第二級(jí)泄漏電流測(cè)量、避雷器ImA動(dòng)作電壓值測(cè)量以及75%的ImA動(dòng)作電壓值下的泄漏電流測(cè)量。本試驗(yàn)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,連線方便,便于實(shí)施避雷器與電纜的整組試驗(yàn),本方法在不降低測(cè)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(shí)現(xiàn)整組試驗(yàn),準(zhǔn)確測(cè)量避雷器和電纜的各自試驗(yàn)數(shù)據(jù),達(dá)到正確評(píng)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(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)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(yàn)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(shí)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(yàn)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(hù)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(hù)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(yàn)電路還包括試驗(yàn)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(yàn)直流電源E與第二 μ A表μ A 2串聯(lián)后試驗(yàn)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(hù)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(yàn)電路的試驗(yàn)方法包括如下步驟:
步驟一、對(duì)避雷器和電纜進(jìn)行單體絕緣電阻測(cè)試,絕緣電阻測(cè)試合格后按整組試驗(yàn)電路正確接線;
步驟二、將試驗(yàn)直流電源電壓升到8kV,同時(shí)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(jí)泄漏電流測(cè)量;
步驟三、將試驗(yàn)直流電源電壓升到13kV,同時(shí)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(jí)泄漏電流測(cè)量;
步驟四、將試驗(yàn)直流電源電壓勻速上升,同時(shí)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(dá)到ImA電流值時(shí),讀取試驗(yàn)直流電源電壓值,完成避雷器ImA動(dòng)作電壓值測(cè)量;
步驟五、將試驗(yàn)直流電源電壓勻速下降到避雷器75%的ImA動(dòng)作電壓值,讀取第二μ A表的電流值,完成避雷器75%的ImA動(dòng)作電壓值下的泄漏電流測(cè)量;
步驟六、將試驗(yàn)直流電源電壓勻速下降到零,切斷試驗(yàn)直流電源,完成避雷器與電纜的整組試驗(yàn)。
[0011]本試驗(yàn)電路和方法基于氧化鋅避雷器和電纜試驗(yàn)項(xiàng)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(diǎn),在整組試驗(yàn)的情況下,實(shí)現(xiàn)了在不同試驗(yàn)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(dú)采集難題,同時(shí)也克服了氧化鋅避雷器和電纜定期校驗(yàn)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(jìn)的過電壓保護(hù)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(dòng)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(jí);當(dāng)直流電壓達(dá)到直流UlmA臨界動(dòng)作電壓值時(shí),避雷器進(jìn)入非線性區(qū),此時(shí)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(duì)輸變電設(shè)備的過壓;當(dāng)電流達(dá)到數(shù)千安培時(shí),此時(shí)如果電壓繼續(xù)升高,電流上升緩慢,避雷器進(jìn)入飽和區(qū)。
[0013]氧化鋅避雷器絕緣電阻測(cè)量主要是檢查是否進(jìn)水受潮。預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定IOkV及以下的氧化鋅避雷器用2500V兆歐表測(cè)量,其絕緣電阻不低于1000ΜΩ。測(cè)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(dòng)作性能是否符合要求,檢查其閥片是否受潮。預(yù)防性試驗(yàn)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(dòng)作電壓的測(cè)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(hù)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(xiǎn)。測(cè)量電纜吸收電流和漏電流,根據(jù)漏電流的絕對(duì)值以及電壓特性曲線的特異點(diǎn)等,來判斷電纜是否發(fā)生老化。對(duì)電纜各線芯導(dǎo)體與屏蔽層間的絕緣電阻進(jìn)行測(cè)定,主要是檢查電纜主絕緣是否進(jìn)水受潮或存在貫通性的缺陷;對(duì)電纜護(hù)層絕緣電阻進(jìn)行測(cè)定,主要是檢查電纜外護(hù)套是否破損。預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定IOkV電纜用2500V兆歐表測(cè)量,其主絕緣電阻不低于2000ΜΩ,護(hù)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(yàn)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(cè)量時(shí),通常將電纜護(hù)層屏蔽線直接接地,此時(shí)等效于將R2電阻短路。在正常情況下用2500V兆歐表單獨(dú)測(cè)量IOkV氧化鋅避雷器和電纜單體絕緣電阻時(shí),它們的絕緣電阻值均可達(dá)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(hù)層絕緣二部分組成,而電纜的泄漏電流主要是測(cè)量電纜主絕緣的電流。由于電纜護(hù)層的絕緣電阻在0.5ΜΩ以上,電纜護(hù)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(cè)量的μ A表串入護(hù)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(gè)歐姆,因此電纜的泄漏電流在電纜護(hù)層絕緣電阻上的分流影響完全可忽略不計(jì)。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(dú)測(cè)量,氧化鋅避雷器的75%的直流ImA動(dòng)作電壓值下的泄漏電流及ImA動(dòng)作電壓值測(cè)量可通過μ Α2表單獨(dú)測(cè)量。整個(gè)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(dú)測(cè)量。由于主回路中的泄漏電流12能很方便地通過串入試驗(yàn)直流電源回路中的μ A 2表直接進(jìn)行測(cè)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(yàn)的方法。
[0018]利用本電路和方法進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意電纜護(hù)層的絕緣電阻在0.1MΩ以下時(shí),必須拆除連接導(dǎo)線進(jìn)行分解測(cè)量;如果出現(xiàn)絕緣電阻值小于2000ΜΩ時(shí),必須拆除連接導(dǎo)線進(jìn)行分解測(cè)量;在電纜泄漏電流測(cè)量升壓過程中,如果μ A I表的電流值沒有超過I μ A時(shí)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(shí),應(yīng)停止整組升壓試驗(yàn),必須拆線分解單獨(dú)測(cè)量;在氧化鋅避雷器直流ImA動(dòng)作電壓值測(cè)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(shí),應(yīng)停止整組升壓試驗(yàn),必須拆線分解單獨(dú)測(cè)量。
[0019]采用本電路和方法的主要優(yōu)點(diǎn)是原理簡(jiǎn)單安全、易操作、抗干擾好、對(duì)氧化鋅避雷器和電纜主絕緣無破壞性,有效地縮短了試驗(yàn)作業(yè)與停電時(shí)間,降低了作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了試驗(yàn)作業(yè)和設(shè)備運(yùn)行的安全性。
[0020]本氧化鋅避雷器和電纜整組試驗(yàn)電路和方法經(jīng)實(shí)際應(yīng)用,通過拆線和整組試驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的比較分析,整組試驗(yàn)測(cè)量完全能滿足測(cè)量精度要求,取得了良好的實(shí)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(yàn)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(hù)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(hù)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(yàn)電路還包括試驗(yàn)直流電源、第一 μ A表和第二 μ A表,所述試驗(yàn)直流電源與第二 μ A表串聯(lián)后試驗(yàn)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(hù)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(yàn)電路的試驗(yàn)方法,其特征在于本方法包括如下步驟: 步驟一、對(duì)避雷器和電纜進(jìn)行單體絕緣電阻測(cè)試,絕緣電阻測(cè)試合格后按整組試驗(yàn)電路正確接線; 步驟二、將試驗(yàn)直流電源電壓升到8kV,同時(shí)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(jí)泄漏電流測(cè)量; 步驟三、將試驗(yàn)直流電源電壓升到13kV,同時(shí)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(jí)泄漏電流測(cè)量; 步驟四、將試驗(yàn)直流電源電壓勻速上升,同時(shí)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(dá)到ImA電流值時(shí),讀取試驗(yàn)直流電源電壓值,完成避雷器ImA動(dòng)作電壓值測(cè)量; 步驟五、將試驗(yàn)直流電源電壓勻速下降到避雷器75%的ImA動(dòng)作電壓值,讀取第二μ A表的電流值,完成避雷器75%的ImA動(dòng)作電壓值下的泄漏電流測(cè)量; 步驟六、將試驗(yàn)直流電源電壓勻速下降到零,切斷試驗(yàn)直流電源,完成避雷器與電纜的整組試驗(yàn)。
【文檔編號(hào)】G01R31/02GK104007354SQ201310060935
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)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(qǐng)人:上海寶鋼工業(yè)技術(shù)服務(wù)有限公司