避雷器耐压试验Word文档下载推荐.docx

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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。

避微安雷表 

备 

压器筒 

操作箱 

避雷器试验

避雷器试验 

一．实验目的：

了解阀型避雷器的种类、型号、规格、工作原理及不同种类避雷器的结构和适用范围，掌握阀型避雷器电气预防性试验的项目、具体内容、试验标准及试验方法。

二．预习要点：

概念：

灭弧电压、冲击放电电压、工频放电电压、残压、保护比、切断比、工频续流、直流电导电流、非线性系数、冲击系数。

判断：

普通阀型避雷器阀片热容量小，磁吹阀型避雷器阀片热容量较大。

推理：

普通阀型避雷器只用于限制大气过电压，磁吹阀型避雷器既可用于限制大气过电压也可用于限制内部过电压。

相关知识点：

大气过电压、内过电压、伏秒特性、冲击耐压强度、绝缘配合、雷电流计算标准。

三．实验项目：

1．FS-10型避雷器试验 

（1）．绝缘电阻检查 

（2）．工频放电电压测试 

2．FZ-15型避雷器试验 

（2）．泄漏电流及非线性系数的测试 

四．实验说明：

阀型避雷器分普通型和磁吹型两类，普通型又分FS型（配电型）和FZ型（站用型）两种。

它们的作用过程都是在雷电波入侵时击穿火花间隙，通过阀片（非线性电阻）泄导雷电流并限制残压值，在雷电过后又通过阀片减小工频续流并通过火花间隙的自然熄弧能力在工频续流第一次过零时切断之，避雷器实际工作时的通流时间≯10ms（半个工频周期）。

FS型避雷器的结构最简单，如图4-1所示，由火花间隙和非线性电阻（阀片）串联组成。

FZ型避雷器的结构特点是在火花间隙上并联有均压电阻（也为非线性电阻），如图4-2所示，增设均压电阻是为了提高避雷器的保护性能，因为多个火花间隙串联后将引起间隙上工频电压分布不均，并随外瓷套电压分布而变化，从而引起避雷器间隙恢复电压的不均匀及不稳定，降低避雷器熄弧能力，同时其工频放电电压也将下降和不稳定。

加上均压电阻后，工频电压将按电阻分布，从而大大改善间隙工频电压的分布均匀度，提高避雷器的保护性能。

非线性 

α 

电阻的伏安特性式为：

U=CI，其中C为材料系数，α即为非线性系数（普通型阀片的α≈0.2、磁吹型阀片的α≈0.24、FZ型避雷器因均压电阻的影响，其整体α≈0.35～0.45），其伏安特性曲线如图4-3所示。

可见流过非线性电阻的电流越大，其阻值越小，反之其阻值越大，这种特性对避雷器泄导雷电流并限制残压，减小并切断工频续流都很有利。

另外，FS型避雷器的工作电压较低（≤10kv），而FZ型避雷器工作电压可做到220kv。

FZ型避雷器中的非线性电阻（均压电阻和阀片）的热容量较FS型为大，因其工作时要长期流过工频漏电流（很小、微安级）。

磁吹型避雷器有FCZ型（电站用）和FCD型（旋转电机用）两种，其结构与FZ型相似，间隙上都有均压电阻，只是磁吹型避雷器采用磁吹间隙，并配有磁场线圈和辅助间隙。

由于以上结构上的不同，所以对FS型和FZ（FCZ、FCD）型避雷器的预防性试验项目和标准都有很大的不同。

根据《电力设备预防性试验规程》，对FS型避雷器主要应做绝缘电阻检查和工频放电电压试验，对FZ（及FCZ、FCD）型避雷器则应做绝缘电阻检查和直流泄漏电流及非线性系数的测试。

只有在其解体检修后才要求做工频放电电压试验（需要专门设备）。

避雷器其它的预防性试验还包括底座绝缘电阻的检查、放电计数器的检查及瓷套密封性检查等。

避雷器试验应在每年雷雨季节前及大修后或必要时进行。

绝缘电阻的检查应采用电压≥2500v及量程≥2500MΩ的兆欧表。

要求对于FS型避雷器绝缘电阻应不低于2500MΩ；

FZ（FCZ、FCD）型避雷器绝缘电阻与前次或同类型的测试值比较，不应有明显差别。

FS型避雷器的工频放电电压试验的合格值如表4-1所列。

表4-1 

FS型避雷器的工频放电电压值：

FZ型避雷器的直流泄漏电流及非线性系数的测试的试验电压及电导电流值如表4-2所列，所测泄漏电流值还应与历年数据相比较，不应有显著变化，同相元件电导电流差值不应大于30%。

表4-2 

FZ型避雷器的直流泄漏试验电压及电导电流值：

（式4-1） 

非线性系数按式4-2计算：

（式4-2） 

同相组合元件的非线性系数差值不应大于0.05。

图4-1 

FS型避雷器结构及图4-2 

FZ型避雷器图4-3 

非线性电阻的 

电路示意图电路示意图伏安特性曲线 

五．仪器设备：

50/5试验装置一套 

水阻一只 

高压硅堆一只 

滤波电容一只 

微安表一只 

电压表一只 

高压静电电压表一只 

FS-10型避雷器一只 

FZ-15型避雷器一只 

六．实验接线：

图4-4 

绝缘电阻测试接线图图4-5 

FS型避雷器工频放电实验接线图 

（a）微安表接在避雷器处（b）微安表接在试验变压器尾端 

图4-6 

FZ型避雷器工频放电实验接线图 

七．实验步骤：

测试接线如图4-4所示，测试前应把避雷器表面清洁干净，检查有无外伤，两端头有无松动及锈蚀。

测试时避雷器应竖放，先检查兆欧表的零位和最大偏转位，然后夹好接线，以120转/分的速度匀速摇转兆欧表，读取稳定的读数；

为消除表面泄露的影响，可做一屏蔽环并接于兆欧表的G端，使表面泄露不影响读数。

所测得的绝缘电阻如果小于2500MΩ，可能是避雷器瓷套密封不良引起内部受潮所至。

测试接线如图4-5所示，试验电路中应设保护电阻R，用来限制击穿放电时的放电电流，要求将此电流幅值限制到0.7A以下，以避免放电烧坏火花间隙；

控制电路应设电流速断保护，要求间隙放电后在0.5s内切断电源。

电压测量可在低压侧进行，并通过变比折算出高压侧电压，试验步骤：

①检查接线正确后，接通电源；

②合上高压试验开关，匀速升压（≈2kv/s），直至避雷器击穿放电，并记录此时的电压值，然后将调压器电压降至零，断开高压试验开关；

③重复步骤②三次，每次间隔时间不小于1min，取三次放电电压平均值为此避雷器的工频放电电压；

④切断电源。

测试方法与测FS型避雷器绝缘电阻时相同，所不同的是因FZ型避雷器火花间隙上并联有均压电阻，故所测得的值比FS 

型要小得多。

规程中没有规定具体数值，但必须做相对 

比较。

如果与前次比较明显偏小，则可能是避雷器瓷套密封不良引起内部受潮；

如果明显增大，则可能是避雷器均压电阻接触不良或断裂所至。

测试接线如图4-6所示，注意高压硅堆的方向应使试验电压呈负极性，要求试验电压的脉动系数不大于±

1.5%，一般是在回路上并接0.01～0.1μf的滤波电容C，保护电阻R应使避雷器放电时的放电电流不大于硅堆最大允许电流，应直接测量加在避雷器上的试验电压（一般用静电电压表测量），测量准确度应在3级或以上，电导电流可在图中A、B、C三处测量，以A处为优选，注意在C处测量时除避雷器外的其它试验设备的接地端应接于试验变压器的X端，并空升一次以检查其它泄露情况。

电流测量准确度应在0.5级或以上，试验步骤：

②合上高压试验开关，匀速升压（≈2kv/s）至U1，记录此时的电导电流（I1），然后继续匀速升压至U2，并记录此时的电导电流（I2），完毕后将电压降至零，断开高压试验开关，切断电源；

③放电，对滤波电容。

一般先通过电阻放电，然后再直接放电并挂上接地线。

八、实验数据分析 

1.实验原始数据记录 

FS型避雷器 

绝缘电阻 

FZ型避雷器 

2. 

实验数据处理与分析 

FS-10型避雷器 

（1）根据绝缘电阻 

，即绝缘电阻检查合格；

（2）由表4-1可知，FS-10型避雷器工频放电电压的范围23~33kV，实验数据符合。

综合得：

FS-10型避雷器合格。

FZ-15型避雷器 

（1）经过几次反复测量绝缘电阻R值都在 

左右，相对比较可知绝缘电阻检查合格；

（2）由上表可得，当试验电压分别为6kV和12kV时，泄露电流在（3）非线性系数的测试和计算 

由表格数据和式4-2可得 

。

第一次试验的非线性系数 

第二次试验的非线性系数 

根据同相组合元件的非线性系数差值不应大于0.05可知，两次实验所得数据均满足要求。

FZ-15型避雷器也是合格的。

九、心得体会 

这次避雷器的实验，整体来说难度不大，而且步骤也不是很繁多，有学姐和学长操作并指导我们进行实验，但是实验存在一定的危险性，所以在操作时要注意安全。

通过这次试验，我们了解了普通阀型避雷器的FS型和FZ型二者的作用过程，通过测量它们的参数，来判断被试品是否合格。

最重要的是学会了检验一个设备是否合格的方法：

在做试验之前，需要知道三个参数：

①试验参数：

试验品的电压、电流，以及须获得参数的变化范围，提高实验的准确性；

②设备参数：

如设备的容量、电压等，以保证实验所加电压不会超出设备的允许范围；

③试验方法。

这是做好一个试验的关键步骤。

做高电压实验必须注意安全、细心、仔细的观察试验现象，并能对试验的正常或异常现象进行分析。

避雷器试验属于破坏性试验，试验所加电压属于高压，所以做试验时我们必须严格按照安全规范和老师的要求来完成试验，保证安全性。

我们做避雷器实验之前，应该了解避雷器分为哪些避雷器，各自的结构、优缺点和适用范围；

用哪些参数来衡量避雷器的好坏。

并可以延伸到避雷的形式有哪些（如：

避雷针、避雷线、避雷器等），其作用过程，保护范围等。

学会知识的联系，深入了解和拓展，学以致用，才是我们实验的真正目的。

不论实验的过程与结果怎么样，我们必须摆正态度，认真地做好实验，才会让我们学到更多的知识，在以后的道路上越走越远。

避雷器在制造过程中可能存在缺陷而未被检查出来，如在空气潮湿的时候或季节装配出厂，预先带进潮气；

在运输过程中受损，内部瓷碗破裂，并联电阻震断，外部瓷套碰伤或者在运输中受潮，瓷套端部不平，滚压不严，密封橡胶垫圈老化变硬，瓷套裂纹以及并联电阻和阀片在运行中老化等。

这些劣化都可以通过预防性试验来发现，从而防止避雷器在运行中的误动作和爆炸等事故。

避雷器按结构分为保护间隙和管式避雷器、阀式避雷器（配电型FS、变电所型FZ）磁吹阀式避雷器和金属氧化物避雷器。

其中保护间隙和管式避雷器、磁吹阀式避雷器等均被慢慢淘汰，阀式避雷器稍有使用。

对与阀式避雷器的试验项目主要有两种情况：

不带并联电阻的阀式避雷器主要试验项目有：

绝缘电阻试验（用2500V兆欧表）、工频放电电压试验。

带并联电阻的阀式避雷器（包括FZ型，FCZ型和FCD型磁吹避雷器）试验主要试验项目有：

绝缘电阻试验、工频放电电压试验和电导电流试验，其中电导电流试验可停电试验，也可带电进行测量。

相对来说，金属氧化物避雷器目前得到越来越广泛的应用，下面就主要介绍一下金属氧化物的有关情况。

一、金属氧化物避雷器简介 

金属氧化物避雷器（MOA）又称氧化锌避雷器，是一种与传统避雷器概念有很大不同的新型避雷器，从80年代中期开始，它已在电力系统推广应用并已批量生产。

它主要由氧化锌压敏电阻构成，每一块压敏电阻从制成时就有它的一定开关电压（叫压敏电压），在正常的工作电压下（即小于压敏电压）压敏电阻值很大，相当于绝缘状态，但在冲击电压作用下（大于压敏电压），压敏电阻呈低值被击穿，相当于短路状态。

然而压敏电阻的被击穿状态是可以恢复的；

当高于压敏电压的电压撤销后，它又恢复了高阻状态。

因此，在电力线上如安装氧化锌避雷器后，当雷击时，雷电波的高电压使压敏电阻击穿，雷电流通过压敏电阻流入大地，使电源线上的电压控制在安全范围内，从而保护了电器设备的安全。

MOA与其他传统避雷器的区别在于：

其他类型避雷器，从羊角间隙到FCZ磁吹式避雷器，其内部空气间隙起着十分重要的作用，在正常运行时靠间隙将阀片与电源隔开，出现过电压间隙才被击穿，阀片放电泄流。

而氧化锌避雷器是用氧化锌阀片叠装而成的，可完全取消间隙，这就解决了因间隙放电时限及放电稳定性所引起的各种问题。

由于氧化锌阀片具有非线性特性好的特点，从而使避雷器的特性和结构发生了重大改变。

在额定电压下，流过氧化锌避雷器阀片的电流仅为5-10A，相当于绝缘体。

因此，它可以不用火花间隙来隔离工作电压与阀片。

当作用在金属氧化锌避雷器上的电压超过定值（起动电压）时，阀片“导通”将大电流通过阀片泄入地中，此时其残压不会超过被保护设备的耐压，达到了保护目地。

此后，当作用电压降到动作电压以下时，阀片自动终止“导通”状态，恢复绝缘状态，因此，整个过程不存在电弧燃烧与熄灭的问题。

二、金属氧化物避雷器试验 

由于MOA是一种新型的避雷器，所以前几年其试验方法和试验设备都不很完善，但随着MOA在电力系统中的推广和应用。

对MOA的研究也越来越深入，运行经验也在逐渐积累，随之也发现了一些重要的问题。

例如：

①MOA阀片性能不佳，参数设计不合理；

②内 

部绝缘部件爬电距离不够和材质不良，内部结构不合理；

③在装配中受潮或密封不良造成运行中受潮；

④额定电压选择不合理等。

随着运行时间的增加，MOA阀片在长期运行电压下的老化问题也变得突出，所以加强投运前的交接验收试验和运行中的监测，及时总结运行经验是一项重要的工作。

目前国内预试规程对MOA的试验有三项规定：

（1）绝缘电阻试验；

（2）直流1mA下电压及75％该电压下泄漏电流的测量；

（3）运行电压下交流泄漏电流及阻性分量的测量（有功分量和无功分量）． 

对金属氧化物避雷器的试验项目及要求如表9-1所示：

表9-1 

金属氧化物避雷器的试验项目、周期和要求 

根据现场条件及厂家规定，可选择性地进行以下3个试验：

1、绝缘电阻试验 

测量前应检查瓷套有无外伤，测量时用兆欧表，把试验连线与避雷器可靠连接，摇表放水平位置，摇的速度不要太快或太慢，一般120r/s。

当天气潮湿时，瓷套表面对泄漏电流的影响较大，应用干净的布把瓷套表面擦净。

并用金属丝在下端瓷套的第一裙下部绕一圈再接到摇表的屏蔽接线柱，以消除其影响（其测量值应大于2500MΩ）。

电压等级在35kV及以下用2500V兆欧表，35kV以上用 

5000V兆欧表。

由于氧化锌阀片在小电流区域具有很高的阻值，故绝缘电阻主要取决于阀片内部绝缘部件和瓷套。

进口避雷器一般按厂家的标准进行绝缘电阻试验。

阀式避雷器的绝缘电阻试验与金属氧化物避雷器的绝缘电阻试验相同。

2、lmA直流下的电压及75％该电压下泄漏电流测量 

该项试验有利于检查MOA直流参考电压及MOA在正常运行中的荷电率，对确定阀片片数，判断额定电压选择是否合理及老化状态都有十分重要的作用。

其试验原理接线图如图9-2所示。

25 

4A 

图9-2 

金属氧化物避雷器直流试验接线图 

1—直流电压发生器；

2—滤波电容；

3—静电电压表；

4—直流微安表；

5—试品 

试验步骤：

先以指针式微安表监测泄漏电流值，升至1mA。

停止升压确定此时电压值，再降压至该电压的75％时，测量其泄漏电流，因该电流值较小，应用数字式万用表来检测。

试验中应注意的问题：

①试验必须与地绝缘，外表面应加屏蔽，屏蔽线要封口；

②直流电压发生器应单独接地；

③试品底部与匝绝缘应保持干燥；

④现场测量应注意场地屏蔽。

试验分析：

①试验中如U1mA电压比工厂所提供的数据偏差较大，与铭牌不符时，应与 

下的电流值偏大或电压加不上去，则有可能严重受潮；

厂家进行联系。

②通常在70％U1mA 

电流>

50μA，则有可能有受潮情况。

投运后，随着运行时间增加，电流有一定增大，但电流不能超过50μA。

3、MOA在持续运行电压下的交流泄漏总电流、阻性电流及损耗功率测量 

金属氧化物避雷器（MOA）在保护电力系统安全运行上有十分重要的作用，但由于MOA没有放电间隙，ZnO电阻片长期承受工频电压，冲击电压和内部受潮等影响，引起内部ZnO阀片（MOA）老化，阻性电流增加，功耗增大，导致MOA内部阀片温度升高，直至发生热崩溃。

如果MOA在动作负载下发生劣化，将会使正常对地绝缘水平降低，泄漏电流增大，直至MOA被击穿而损坏。

为了及时发现MOA的隐患，需要经常监测其运行状态，MOA老化后，内部电阻减小，泄漏电流阻性分量按指数规律极大地增加。

因此，准确监测阻性分 

量电流的变化对于MOA的健康诊断非常重要。

目前，现在国内外测量仪器有：

（1）瑞典NL型MOA泄漏电流分析仪，常配有雷电计数器（环形线匝接口）。

（2）日本日立公司的避雷器泄漏电流检测仪，它可测总泄漏平均值，也可测3次谐波成分，3次谐波经函数变换为阻性电流的信号量。

以上两种仪器的基本原理是在MOA阀片劣化后，其阻性电流中的谐波成分明显增加，通过谐波分析法，反映出全电流中阻性电流的变化，但都不明确表明阻性电流的峰值。

因容易受系统谐波含量影响，无法反应MOA表面受污秽受潮等问题。

（3）日本LCD-4型阻性电流测量仪。

其基本原理是利用外加容性电流将流过阀片的IX的容性电流（无功分量）补偿掉，而只保留阻性电流分量。

国内众多厂家生产的测量仪，其原理大致与LCD-4型相似。

这种测量方式可在现场带电测量，测量较简便。

现场测量应注意的问题是：

①注意正确选取参考电压的相位；

②现场试验测量回路应一点可靠接地；

③220kV及以上电压等级避雷器在现场带电测量时应注意其相间干扰（目前国内有些测量设备也附带有移相消除相间干扰的功能）。

10kV氧化锌避雷器的预防性试验介绍 

王履公 

甘肃省兰州市农电公司（730030） 

氧化锌避雷器具有非线性系数大。

限压特性好、通流量大、响应快、残压低、无续流、寿命长、对大气过电压和操作过电压都能起保护作用的特点，尤其是对并联电容器组的过电压保护作用，碳化硅阀式避雷器与之无法比拟。

现在氧化锌避雷器已广泛用于农村电网，由于我国农村10kV电网是中性点不接地系统，单相接他故障时，避雷器承受的工作电压高，时间长，加之氧化锌阀片制作技术目前尚不完美，因试验方法不当，查不出有缺陷氧化锌避雷器，曾发生运行中氧化锌避雷器爆炸事故。

为此应按电气设备预防性试验规程规定周期，做好氧化锌避雷器的预防性试验工作。

一、绝缘电阻试验 

该试验是各种氧化锌避雷器的必做项目。

主要用于判断避雷器阀片是否受潮。

内部零件装配是否合格。

试验前应将避雷器瓷套管擦净，用2500V摇表测出的绝缘电阻应大于 

1000MΩ。

二、测避雷器通过lmA电流时直流电压值U1mA。

该电压又称标称直流电压、参考电压、最小参考电压、临界动作电压、起始动作电压等等。

该电压反应氧化锌避雷器由小电流工作区到大电流工作区的分界点，是无间隙氧化锌避雷器的必做项目。

10kV氧化锌避雷器在12. 

7kV电压下，应该能工作24h；

在15kV电压下，应能工作2h。

U1mA直接反应避雷器承受短时过电压和系统额定电压的运行能力，可以检查避雷器的保护特性、装配质量和老化程度。

规范规定该值与初始值相差不得大于 

5％。

由于避雷器型号规格不同、通流量不等、厂家不同等原因，该电压差值较大。

（见表1、表2）笔者认为：

凡有厂家提供数据的，实测 

U1mA值与厂家数据相比较；

凡厂家没提供数据的，安装时实测U1mA。

U1mA值与下式计算值相比较，若在系数范围之内，可认为合格，以后试验数值与这次实测值相比较，差值不应超过5％。

测试接线如图1，直流电源选用KGF－30型或JGS－2型晶体管高压直流电源，电压脉冲不超过1．5％。

三、测量75％U1mA时的泄漏电流 

相同厂家无间隙氧化锌避雷器U1mA值一览 

表 

75%U1mA的值稍大于运行相电压的峰值，该试验主要检查长期允许工作电流是否符合规定，泄漏电流愈大，说叫阀片愈老化，愈严重，避雷器寿命愈短。

试验接线如图1，在75％U1mA电压数值下保持一分钟，泄漏电流应不大于50A，泄漏电流不应有大的波动。

四、测量运行电压下的交流泄漏电流 

该试验主要检查正常运行相电压下的最大工作电流。

氧化锌避雷器在运行电压下工作时，可等效为一个电阻和电容的并联回路。

规程规定实测有功电流与初始值相比较，当有功分量大于初始值两倍时，应缩短监测周期