一種金屬氧化物避雷器帶電測試試驗研究系統的製作方法

2023-05-21 13:07:56 1

本發明涉及電力系統在運設備帶電測試技術領域，尤其涉及一種金屬氧化物避雷器帶電測試試驗研究系統。

背景技術：

目前，變電站內金屬氧化物避雷器（以下簡稱「MOA」）長期承受系統運行相電壓作用，在老化、潮溼、汙穢和過電壓等因素下可能導致閥片會逐漸劣化、阻性電流及有功功率的增加，最終致使絕緣特性遭到破壞，因此如何通過MOA的帶電試驗檢測其性能的優劣就十分必要。

MOA帶電測試是一種重要的檢測方法：在MOA正常運行工況下對通過閥片的全電流和阻性分量進行測量，並結合初始值差來判斷閥片的劣化情況。多數情況下MOA帶電測試數據一致性較好，試驗數據是比較可靠地反映MOA真實性狀的，但個別如特高壓交、直流變電站內避雷器有時由於受系統運行電壓波動、瓷套表面汙穢程度、MOA運行溫度（環境溫溼度的變化）、MOA周圍設備運行工況的變化（MOA三相之間的地理布置）、不規範的試驗設備或試驗方法等各種因素的影響，造成MOA帶電測試數據可對比性不好，試驗結論有時較難以判斷，具體如下所示；

系統運行電壓對MOA帶點測試具有較大的影響，實測表明：全電流的大小與MOA運行相電壓存在一定的關係，MOA運行相電壓對全電流及阻性電流是有影響的，隨著運行相電壓的增大，MOA的全電流與阻性電流也會增大，相角差降低，反之亦然。

以某特高壓#2M避雷器2009年3月~1月的數據為例進行說明，通過曲線分析對比該組三相避雷器運行相電壓和全電流的關係，發現全電流的大小與避雷器運行相電壓大部分時候有一定的關係，隨著避雷器運行相電壓的抬升，全電流也有所增大，而前面分析阻性電流隨全電流的增加也隨之增加，反之亦然。這說明MOA運行相電壓對全電流及阻性電流是有影響的，三者之間的變化趨勢是基本一致的。但運行相電壓的改變對全電流的改變影響有多大卻無規律可循，運行相電壓變化率和全電流變化率之間存在什麼對應關係還有待進一步研究。

表面汙穢對MOA帶點測試具有的影響。戶外MOA瓷套易受到環境汙穢汙染，在環境相對溼度較大時瓷套外表面洩漏電流增大，由於MOA自身本體的阻性電流較小，即使較小的表面洩漏也會造成一定的測量誤差，以致於測試數據偏大，不能真實反映MOA情況。此外，這些表面汙穢同樣影響MOA閥片柱的電壓分布而使其內部洩漏電流增加。因此，表面汙穢的影響造成MOA帶電測試誤差偏大的情況存在較大可能。但表面汙穢的程度和MOA帶電測試誤差存在什麼對應關係還有待進一步研究。

設備運行溫度對MOA帶點測試具有的影響。有研究表明：ZnO閥片在小電流區域具有負的溫度係數且MOA內部空間較小、散熱條件較差，有功損耗產生的熱量會使電阻片的溫度高於環境溫度，阻性電流隨閥片溫度的升高而增大。但設備運行溫度的變化率與MOA阻性電流的變化率之間存在什麼對應關係還有待進一步研究。

MOA周圍設備運行工況變化對MOA帶點測試具有的影響。有實測表明某些母線避雷器在靠近出線時，出線開關、刀閘、CT、支柱等設備時會對避雷器帶電測試造成幹擾，導致B相阻性電流偏大。在出線開關的投切狀態改變後，避雷器帶電測試數據差別較大。但MOA周圍設備運行工況變化與MOA阻性電流的測試之間存在什麼對應關係還有待進一步研究。

此外，不規範的試驗設備或試驗方法也可能對MOA帶電測試造成影響，例如試驗設備的電壓信號無線發射裝置電力不足、信號受到幹擾、試驗設備虛接地、試驗設備測試精度不滿足要求等，都可能造成MOA帶電測試數據的不準確。

綜上所述，系統運行電壓波動、瓷套表面汙穢程度、MOA運行溫度、MOA周圍設備運行工況的變化、不規範的試驗設備或試驗方法等各種因素的影響對於避雷器阻性電流帶電測試均存在較大影響，雖然很多單位在MOA阻性電流帶電測試過程中發現過這些現象，但目前國內對上述三方面開展了一些相關研究的機構較少，且研究內容均不夠深入，不能夠形成較有效的結論。電力系統設備受供電可靠性的制約，並不能隨時停電進行相關試驗的測試驗證，不能夠對MOA的這些影響因素進行深入地研究。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種金屬氧化物避雷器帶電測試試驗研究系統，能夠通過能夠方便可靠地實現在不同的影響因素下對MOA洩漏電流帶電測試進行深入有效地研究，有效地檢驗不同的MOA洩漏電流帶電測試設備的性能優劣。

本發明採用的技術方案為：

一種金屬氧化物避雷器帶電測試試驗研究系統，包括標準的110kV變電站主變壓器、母線、三相金屬氧化物避雷器和調壓器，主變壓器通過調壓器與母線連接，母線通過母線連接金具與三相金屬氧化物避雷器，還包括有避雷器洩漏電流帶電測試儀、等值鹽密溶液噴淋裝置和紅外熱成像儀，所述的避雷器洩漏電流帶電測試儀、等值鹽密溶液噴淋裝置10和紅外熱成像儀均設置在三相金屬氧化物避雷器的一側；

所述的金屬氧化物避雷器具有三相支柱，每一相支柱下方均滑動設置有一個避雷器支柱滾動軌道，三個避雷器支柱滾動軌道的結構、大小完全形同，且三者相互平行設置；在避雷器支柱滾動軌道附近還設置有有接地引下線接線端子，用於金屬氧化物避雷器接地連接；每組避雷器支柱底部滾輪都通過一個避雷器支柱滾動軌道金屬卡槽進行固定，防止避雷器在移動過程中發生傾斜。

所述的每個支柱與避雷器支柱滾動軌道之間有兩組避雷器支柱底部滾輪，用於金屬氧化物避雷器沿避雷器支柱滾動軌道朝著相應的位置進行滾動。

本發明首先通過調壓裝置改變系統運行電壓，在不同的系統運行電壓下進行MOA洩漏電流的帶電測試，研究運行相電壓變化率和全電流、阻性電流變化率之間存在的對應關係，尋找並細化MOA閥片在小電流區域內的伏安特性曲線；其次通過等值鹽密溶液噴淋裝置對MOA絕緣外套表面噴淋，研究表面汙穢的程度和MOA帶電測試誤差存在的對應關係；最後在一年當中不同時段利用紅外熱像儀監測設備運行溫度，研究設備運行溫度的變化率與MOA阻性電流的變化率之間存在的對應關係；進一步的通過設置避雷器支柱滾動軌道，使本系統能夠通過改變MOA三相的空間位置布局，來模擬MOA周圍設備運行工況變化，可以研究MOA周圍設備運行工況變化與MOA阻性電流的測試之間存在的對應關係；本發明能夠檢驗試驗設備或試驗方法性能的優劣、使用安全便捷，能夠方便可靠地實現在不同的影響因素下對MOA洩漏電流帶電測試進行深入有效地研究，用於培訓教學或者試驗驗證等實用性強，且可以有效地檢驗不同的MOA洩漏電流帶電測試設備的性能優劣。

附圖說明

圖1是本發明的整體結構圖；

圖2是本發明單個MOA支柱滾動軌道工作狀態示意圖，

圖3是本發明所述MOA支柱滾動軌道工作狀態位置選擇示意圖。

圖中：1、母線連接金具，2、金屬氧化物避雷器，3、主變壓器，4、調壓器，5、避雷器支柱滾動軌道，6、避雷器支柱底部滾輪，7、避雷器支柱滾動軌道金屬卡槽，8、接地引下線接線端子，9、避雷器洩漏電流帶電測試儀，10、等值鹽密溶液噴淋裝置，11、紅外熱成像儀。

具體實施方式

本發明可以應用於金屬氧化物避雷器MOA洩漏電流帶電測試的模擬培訓、試驗研究及帶電測試設備性能優劣的檢驗等相關工作。

如圖1、2和圖3所示， 本發明包括一種金屬氧化物避雷器帶電測試試驗研究系統，包括標準的110kV變電站主變壓器3、母線、三相金屬氧化物避雷器2和調壓器，主變壓器3通過調壓器4與母線連接，母線通過母線連接金具1與三相金屬氧化物避雷器2，還包括有避雷器洩漏電流帶電測試儀9、等值鹽密溶液噴淋裝置10和紅外熱成像儀11，所述的避雷器洩漏電流帶電測試儀9、等值鹽密溶液噴淋裝置10和紅外熱成像儀11均設置在三相金屬氧化物避雷器2的一側；所述的金屬氧化物避雷器2絕緣外套表面可以模擬不同的汙穢程度：通過依據汙穢水平事先配置好的等值鹽密溶液，利用等值鹽密溶液噴淋裝置10對三相金屬氧化物避雷器2絕緣外套表面進行均勻噴淋，在極度溼潤、輕微溼潤或輕微乾燥後，可以使用避雷器洩漏電流帶電測試儀9進行避雷器洩漏電流的帶電檢測，研究表面汙穢的程度和MOA帶電測試誤差存在的對應關係。表面汙穢對MOA帶點測試具有的影響。

戶外MOA瓷套易受到環境汙穢汙染，在環境相對溼度較大時瓷套外表面洩漏電流增大，由於MOA自身本體的阻性電流較小，即使較小的表面洩漏也會造成一定的測量誤差，以致於測試數據偏大，不能真實反映MOA情況。此外，這些表面汙穢同樣影響MOA閥片柱的電壓分布而使其內部洩漏電流增加。因此，表面汙穢的影響造成MOA帶電測試誤差偏大的情況存在較大可能。所以本發明提供表面汙穢的程度和MOA帶電測試誤差存在什麼對應關係進行進一步研究的實驗條件。

設備運行溫度對MOA帶點測試具有的影響。ZnO閥片在小電流區域具有負的溫度係數且MOA內部空間較小、散熱條件較差，有功損耗產生的熱量會使電阻片的溫度高於環境溫度，阻性電流隨閥片溫度的升高而增大。但設備運行溫度的變化率與MOA阻性電流的變化率之間存在什麼對應關係還待進一步研究，基於此，本發明也通過設置實驗條件，使其能夠通過本發明進行數據的收集和準確的實驗。

MOA周圍設備運行工況變化對MOA帶點測試具有的影響。有實測表明某些母線避雷器在靠近出線時，出線開關、刀閘、CT、支柱等設備時會對避雷器帶電測試造成幹擾，導致B相阻性電流偏大。在出線開關的投切狀態改變後，避雷器帶電測試數據差別較大。但MOA周圍設備運行工況變化與MOA阻性電流的測試之間存在什麼對應關係還有待進一步研究。

此外，不規範的試驗設備或試驗方法也可能對MOA帶電測試造成影響，例如試驗設備的電壓信號無線發射裝置電力不足、信號受到幹擾、試驗設備虛接地、試驗設備測試精度不滿足要求等，都可能造成MOA帶電測試數據的不準確。本發明通過設置實驗系統，均能夠對其進行實驗和數據的收集。

所述的金屬氧化物避雷器2具有三相支柱，每一相支柱下方均滑動設置有一個避雷器支柱滾動軌道5，三個避雷器支柱滾動軌道5的結構、大小完全形同，且三者相互平行設置；在避雷器支柱滾動軌道5附近還設置有有接地引下線接線端子8，用於金屬氧化物避雷器2接地連接；每組避雷器支柱底部滾輪6都通過一個避雷器支柱滾動軌道金屬卡槽7進行固定，防止避雷器在移動過程中發生傾斜。

本發明的設計及施工工藝均按照標準的110kV變電站主變壓器3、母線及金屬氧化物避雷器進行設計，主變壓器3通過調壓器4進行系統運行電壓的調節，在不同的系統運行電壓下對試驗研究系統內的三相金屬氧化物避雷器2使用避雷器洩漏電流帶電測試儀9進行洩漏電流的帶電測試，研究運行相電壓變化率和全電流、阻性電流變化率之間存在的對應關係，尋找並細化MOA閥片在小電流區域內的伏安特性曲線。

所述的三相金屬氧化物避雷器2每一相支柱均位於避雷器支柱滾動軌道5上，每個支柱與避雷器支柱滾動軌道5之間有兩組避雷器支柱底部滾輪6，在拆除避雷器與母線連接金具1後，便於三相金屬氧化物避雷器2沿避雷器支柱滾動軌道5朝著相應的位置進行滾動，每組避雷器支柱底部滾輪6都通過一個避雷器支柱滾動軌道金屬卡槽7進行固定，防止避雷器在移動過程中發生傾斜。在避雷器支柱滾動軌道5附近有接地引下線接線端子8，便於三相金屬氧化物避雷器2到達新位置時的接地連接。在三相金屬氧化物避雷器2沿避雷器支柱滾動軌道5移動到相應位置時，如圖3所示，通過第一相金屬氧化物避雷器2的三個相對位置A1、A2、A3和第二相的金屬氧化物避雷器2的三個相對位置B1、B2、B3相對設置以及第三相的金屬氧化物避雷器2的三個相對位置C1、C2、C3的三相金屬氧化物避雷器2的相對位置的不同三相避雷器之間位置關係可以是（正「一」字型、斜「一」字型、「品」字型、「L」型或者「V」型通過三相避雷器之間位置關係的變化間接改變避雷器相互之間及周圍的電磁環境（即改變運行工況），此時可以使用避雷器洩漏電流帶電測試儀9進行避雷器洩漏電流的帶電檢測，研究MOA周圍設備運行工況變化與MOA阻性電流的測試之間存在的對應關係。

所述的三相金屬氧化物避雷器2在一年當中不同季節（選取夏、冬極端天氣情況下），使用紅外熱成像儀11觀察記錄三相金屬氧化物避雷器2設備運行溫度，同時使用避雷器洩漏電流帶電測試儀9進行避雷器洩漏電流的帶電檢測，研究設備運行溫度的變化率與MOA阻性電流的變化率之間存在的對應關係。

本系統能夠檢驗試驗設備或試驗方法性能的優劣，例如模擬試驗設備的電壓信號無線發射裝置電力不足、信號受到幹擾、試驗設備虛接地、試驗設備測試精度不滿足要求等。

本系統使用安全便捷，能夠方便可靠地實現在不同的影響因素下對MOA洩漏電流帶電測試進行深入有效地研究，用於培訓教學或者試驗驗證等實用性強，且可以有效地檢驗不同的MOA洩漏電流帶電測試設備的性能優劣，使用安全便捷，用於培訓教學實用性強，具有較高的科學研究價值。

本發明可以應用於金屬氧化物避雷器（MOA）洩漏電流帶電測試的模擬培訓、試驗研究及帶電測試設備性能優劣的檢驗等相關工作，能實現以下主要功能：一是能夠通過調壓裝置改變系統運行電壓，在不同的系統運行電壓下進行MOA洩漏電流的帶電測試，研究運行相電壓變化率和全電流、阻性電流變化率之間存在的對應關係，尋找並細化MOA閥片在小電流區域內的伏安特性曲線；

二是能夠通過等值鹽密溶液噴淋裝置對MOA絕緣外套表面噴淋，研究表面汙穢的程度和MOA帶電測試誤差存在的對應關係；

三是在一年當中不同時段利用紅外熱像儀監測設備運行溫度，可以研究設備運行溫度的變化率與MOA阻性電流的變化率之間存在的對應關係；

四是可以通過改變MOA三相的空間位置布局，來模擬MOA周圍設備運行工況變化，可以研究MOA周圍設備運行工況變化與MOA阻性電流的測試之間存在的對應關係；五是可以檢驗試驗設備或試驗方法性能的優劣，例如模擬試驗設備的電壓信號無線發射裝置電力不足、信號受到幹擾、試驗設備虛接地、試驗設備測試精度不滿足要求等。該金屬氧化物避雷器帶電測試試驗研究系統使用安全便捷。

因此，本發明能夠模擬真實環境下多種MOA的工況，包括調節系統運行電壓、設置不同瓷套表面汙穢程度、通過季節極端天氣變化利用紅外熱成像儀監測MOA紅外運行溫度、改變MOA周圍設備運行工況等，必要時可以對MOA帶電測試試驗設備進行試驗測試，以檢測MOA帶電測試試驗方法及檢驗帶電測試設備的性能優劣。

上述具體實施方式用來說明本發明，而不是對本發明進行限制，在本發明的精神和權利要求的保護範圍內，對本發明作出的任何修改和變更，都落入本發明的保護範圍。