中国特高压交流瓷外套避雷器研制与型式试验

特高压直流避雷器是特高压直流输电系统过电压保护的关键设备,决定了整个系统的绝缘水平、影响设备体积、造价和工程占地面积及造价。中国电力科学研究院根据研究需要,在特高压直流试验基地建设了一流的直流避雷器试验室,并开展了特高压直流避雷器的特性研究、关键技术研究和试验方法研究等。本文详细介绍了已经开展的研究内容和相应的试验设备及试验手段。

介绍了日本特高压输电中对变压器和避雷器的开发研制，给出了它们的基本结构、参数和试验结果。

特高压避雷器设备

1000kv交流特高压瓷套型金属氧化物避雷器(1000kvacultrahighvoltageporcelain-housedmetaloxidesurgearrester,uhvmoa)是近几年国内避雷器研究最重要的成果,在中国特高压示范工程之前,国内外尚无特高压避雷器长期带电运行的先例。由于其采用四柱电阻片并联结构且其总高达十几米,其性能要求、试验方法以及运行参数与传统750kv及以下moa有很大不同。带电考核是为验证产品设计能否满足技术规范要求长期稳定运行的重要试验。笔者全面介绍了国家电网1000kv交流特高压示范工程用uhvmoa带电考核以及工程投运中的运行情况以及存在的问题,在分析问题的基础上提出了一些合理化建议。

由于1000kv交流特高压氧化锌避雷器(moa)因其元件数多、结构高度尺寸巨大,其电压分布会影响其安全运行,探讨了该电压分布不均匀系数的测量。光纤电流法是一种有效的测量方法,利用此方法可对典型设计的交流特高压moa进行电压分布试验;通过测量结果合理调整并联补偿电容的方法,获得了理想的均压效果。同时还分析了影响测量结果的各种因素和产品制造过程中应注意的问题。经比较和综合考虑,最优方案的最大电压不均匀系数可达+6.29%,完全可满足交流特高压moa技术条件对电压分布特性的要求。

为了判断特高压避雷器的运行工况,针对国家电网公司特高压交流试验基地的情况,在4次1000kv变压器投合的背景下,对6相特高压避雷器用监测器的动作次数和电流进行了分析。分析表明,晋东南—荆门1000kv特高压交流试验示范工程1000kv瓷外套式金属氧化物避雷器技术协议中提出的监测器的下限动作电流难以正确反应避雷器实际运行工况,为此提出了监测器门槛动作电流的新概念并明确了门槛动作电流的区间范围,按此原理调整监测器将能更准确的动作,更利于特高压避雷器的运行工况判断。

本文根据《1000kv交流特高压试验示范工程主设备技术条件书(第二版)》,并结合本公司的研发实际,分析了1000kv交流特高压瓷外套moa的结构。虽然均压电容组件可使moa的电位分布不均匀系数及荷电率降低一些,但却带来了外套管径变大、径向电场集中、性能难以检验及运行可靠性下降等诸多不安全因素,得不偿失。应用现代解析和测试手段,依靠均压环优化设计、mor合理分布、mor允许荷电率的明显提高,可使无均压电容结构的moa满足技术条件书的要求。建议优先选用无均压电容结构的moa。

9月6日，国家电网公司科技部在北京组织召开了“特高压交流线路避雷器的研究”项目验收会，与会验收专家听取了项目组的汇报，对项目所开展的工作和取得的各项科研成果给予了较高的评价，项目总体达到国际先进水平，一致同意通过验收。

特高压交流试验示范工程用的1000kv变电设备在我国是全新电气设备,目前不具备对特高压设备进行挂网试运行的条件,为确保特高压试验示范工程一次投运成功、长期可靠运行,进行了在特高压交流试验基地带电考核场内对特高压避雷器、电容式电压互感器(cvt)、支柱绝缘子和变电金具进行带电考核。考核设备在考核场内的布置和连接方式参照特高压交流试验示范工程3个变电站/开关站的实际布置和连接。相关试验充分考核了特高压避雷器、cvt、支柱绝缘子及变电金具的电气性能和机械性能;验证了试验示范工程中相关设备布局、连接方式的合理性;同时考核过程中对噪声进行了治理,取得了良好的效果;取得了设备均匀环、变电金具、耐张串绝缘子均压环的电晕特性、噪声水平和地面场强等的第一手资料。带电考核工作不仅完成了预期的考核任务,还为特高压交流试验示范工程积累了有益的经验。

为了及时发现交流特高压避雷器的受潮、老化和其他隐患,避免因事故造成巨大经济损失,对特高压避雷器在线监测系统进行了研究。该系统采用性能稳定、功耗低、体积小,可靠性高的传感头采集流过避雷器的全电流信号;电流信号采用光纤传输;传输信号由信号处理单元处理后通过rs485发送至pc机,在pc机内通过程序对采集的数据进行处理,并通过人机界面进行自动判断与数据存储,从实验室的运行情况看,该系统可以满足特高压避雷器在线监测的要求。

对4柱并联阀片进行了试验,分析了影响±800kv特高压直流避雷器电流分布不均的因素。结果表明,为达到均流目的,直流1ma参考电压udc1ma不均匀偏差值应尽量小,且不均匀系数仍由操作冲击均流特性试验或雷电冲击均流特性试验确定;随着冲击电流的增大,不均匀系数逐渐减小。

特高压工程用110kv特大容量电容器装置对避雷器提出了较高的要求。笔者通过对避雷器技术参数(方案)的确定,尤其是2ms方波通流容量和吸收能量的计算,为避雷器的选型提供依据,并提出通过特定的试验项目对选型进行验证,希望能为将来的特高压工程并联电容器装置用避雷器选型提供参考。

因试验设备容量和电压的限制,1000kv特高压避雷器的部分型式试验,需要从可行性和等价性两方面重新考虑确认。本文以瓷套型避雷器为例,对电压电流作用、残压控制进行了分析论证,对部分型式试验方法进行了可行性和等价性探讨,并给出结论与建议。gis型避雷器的相关试验与此相同或类似,可参考之。目前1000kv特高压避雷器的型式试验早已全面完成。本文的目的在于总结积累经验、统一提高认识,将来更好地为其它交流特高压工程服务。

避雷器直流试验

中国建设1000kv特高压交流试验示范工程的首要目的是验证和掌握特高压输电技术,考核设备,获取运行经验,为今后特高压电网建设奠定基础。在特高压交流试验示范工程建设过程中,需要遵循自主创新原则、标准统一原则和规模适中原则。同时,其技术路线应遵循有利于发挥特高压输电功能,全面验证设备能力,便于发现问题等原则。根据系统运行条件、工程建设条件、满足试验示范需要和风险评估等要求对3个交流特高压输电工程进行综合比较分析,首选晋东南-南阳-荆门输变电工程作为我国特高压交流试验示范工程。结合晋东南-南阳-荆门特高压交流试验示范工程研究1000kv级变电站主要设计原则。

xxx集团 避雷器 试验报告 单位 装设位置 试验性质 试验日期 铭牌：温度：32℃湿度：41% 相 别 型式使用电压（kv） 额定电压 （kv） 持续运行电 压（kv） 直流参考 电压（kv） 制造 日期 制造厂制造号 a b c 一、绝缘电阻测量：二、参考电压测量及泄漏电流测量： 相 别 绝缘 电阻 （mω） 直流 参考电压 （u1ma时）kv 直流泄漏 75%u1ma时 （μa） 使用仪器 a 2500v兆欧表 直流高压发生器 b c 结论： 审核：试验：

电网设计河北省南部输电网gis研究 电力勘测设计　2008年08月　第4期　 过程中,可以对背景图和电网图是否显示、是 否可以查询进行控制。 另一方面采用图层权限管理的方法,实现 对图层显示的控制。 (3)图形基本操作:系统提供图形的实时 漫游、放大、缩小、刷新等基本操作功能。 (4)鹰眼图:系统提供鹰眼图,方便进行 全貌浏览。在鹰眼图中动态显示主窗口视图取 景的位置,从而为用户提供导航功能。如下图, 可采用鼠标点击或拖拽的方法进行操作。 (5)量测功能:系统提供量度工具,可在 地理图上测量任意点之间的距离,也可测量多 边形的面积。 (6)路名查询:系统提供地物、道路等背 景查询,通过输入路名检索符合条件的记录, 并可以将结果定位到地图上,高亮显示。 (7)设备信息查询:系统能够对电网中输 配电线路设备

2008年7月28日，1000kv晋东南-南阳-荆门特高压交流试验示范工程变压器套管（阿海法p＆v公司研制）在国网电力科学研究院武汉院区通过型式试验，标志着1000kv特高压交流试验示范工程关键组部件的型式试验全部胜利完成。

《避雷器耐压试验》 避雷器直流耐压试验 避雷器直流耐压试验一、试验目的 避雷器施加高压电压时，避雷器不可避免地要产生泄流电流，这时衡量避雷器质量好坏是否 合格的一个重要指标。 二、试验数据其试验数据≦50微安三、实验步骤 1、首先拆除避雷器上与计数器连线。 2然后用计数器检测仪将计数器进行试验。 3、用摇表测量避雷器上口对底座，上口对地及底座对地的绝缘电阻，其阻值应≥2500兆欧。 3连接操作箱与直流高压发生器及避雷器之间的连线，仪器必须可靠接地。 4、合上电源开关，按下操作箱上的“启动”按钮，“电源”指示灯亮，慢慢调节“粗调”旋钮，操 作箱电压表显示所调电压，当微安表显示电流接近1000微安时，可用“细调”旋钮调节，当 微安表显示1000微安时，停止调节，快速记录电压表电压值，同时按下75%电压显示锁存 按钮，将电压表电压降至75%的电压值，

为了研制性能优异的特高压避雷器,笔者对实际所需zno压敏电阻的电压梯度是否存在限值进行了研究,并结合特高压避雷器的实际应用需求,详细讨论了zno压敏电阻的电压梯度限值的相关问题。研究表明,对适用于特高压避雷器的zno阀片,其电压梯度不仅受到特高压避雷器绝缘间距、通流容量等外在因素的限制,同时也受到zno阀片能量吸收密度的限制。在现有生产制造能力的条件下,特高压避雷器采用zno阀片的电压梯度越高,阀片所必须达到的能量吸收密度也越高。笔者通过理论分析与计算得出,特高压避雷器适用zno阀片的方波能量吸收密度理论极限值为517j/cm3,对应的电压梯度理论极限值为686v/mm。对于特高压瓷套、复合外套、gis罐式避雷器所需zno阀片,最理想的电压梯度分别为213、300、426v/mm,相应的能量吸收密度要求至少分别为150、226、301j/cm3。

采用三维有限元与电路相结合的"场路结合"数值计算方法来分析特高压gis避雷器电位分布特性.通过对多种方案的比较分析表明,最有效的改善电位分布的方法是提高zno压敏电阻的电压梯度.综合多方面因素,合适的压敏电阻电压梯度为426v/mm,此时1000kvgis的电位分布不均匀度可控制在10%以内.研究结果为高梯度压敏电阻的研制提供了基本的技术指标.

采用三维有限元与电路相结合的“场路结合”数值计算方法来分析特高压gis避雷器电位分布特性．通过对多种方案的比较分析表明，最有效的改善电位分布的方法是提高zno压敏电阻的电压梯度．综合多方面因素，合适的压敏电阻电压梯度为426v／mm，此时1000kvgis的电位分布不均匀度可控制在10％以内．研究结果为高梯度压敏电阻的研制提供了基本的技术指标．