直流系统用有串联间隙金属氧化物避雷器检测
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发布时间:2025-06-10 20:08:11 更新时间:2025-06-10 00:25:33
点击:0
作者:中科光析科学技术研究所检测中心
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在高压直流输电(HVDC)系统中,有串联间隙金属氧化物避雷器(SGMOV)扮演着至关重要的角色,主要用于限制操作过电压和雷电过电压,保护昂贵的换流站设备和输电线路绝缘。与无间隙避雷器相比,其独特的串联间隙结构在正常运行电压下不承担持续荷电率,理论上具有更长的使用寿命和更高的可靠性。然而,其间隙结构也带来了动作特性和绝缘配合的复杂性,因此,对SGMOV进行系统、规范的检测是确保其性能稳定、动作可靠、保障直流系统安全运行的基石。检测工作贯穿于产品出厂、交接验收、运行中定期试验以及故障分析等全生命周期环节,必须严格遵循相关的国家标准、行业规范和国际标准。
SGMOV的检测项目围绕其核心功能和性能参数展开,主要包括以下几大类:
1. 绝缘特性检测: 这是基础性检测,确保避雷器本体及间隙具有良好的绝缘能力。
2. 直流参考电压(Uref)测量: 在规定的直流电流下(通常为1mA),测量避雷器本体(MOV电阻片柱)两端的电压降。这是评估MOV阀片性能是否劣化的重要参数。
3. 0.75倍直流参考电压下泄漏电流测量: 在0.75倍Uref的直流电压下,测量流过避雷器本体的泄漏电流。此电流值应非常小(通常要求≤50μA),用于判断MOV阀片的非线性特性是否良好,是否存在受潮或老化现象。
4. 冲击电流耐受试验: 验证避雷器本体在承受标准雷电冲击电流(如8/20μs波形)和操作冲击电流(如30/60μs、或更长波前时间/半峰值时间的波形)时的能量吸收能力和稳定性。通常包括标称放电电流(如10kA、20kA)下的冲击和规定次数的大电流冲击(如4/10μs波形下的100kA、65kA冲击)。
5. 工频耐受电压试验: 对避雷器整体(本体+串联间隙)施加规定时间和规定值的工频电压(通常远高于系统最高持续运行电压),验证其绝缘强度和在工频过电压下的耐受能力。
6. 动作负载试验: 模拟避雷器在实际运行中可能遇到的严酷工况,包括:
7. 压力释放试验: 验证在避雷器内部发生故障产生巨大压力时,其压力释放装置(如有)能否有效动作,防止瓷套爆炸,保护周围设备安全。
8. 密封性能试验: 确保避雷器内部(特别是MOV阀片和绝缘支撑)的密封性,防止潮气侵入导致性能劣化。
9. 间隙放电电压测量与检查: 对于有串联间隙的避雷器,需要准确测量其冲击放电电压(如雷电冲击50%放电电压U50%、操作冲击波前放电电压)和工频放电电压,确保其动作特性满足绝缘配合要求。同时检查间隙距离、电极形状、安装位置是否符合设计。
10. 局部放电测量: 在规定的工频电压下测量避雷器整体的局部放电量,评估其内部是否存在绝缘缺陷(如内部空隙、杂质、尖端放电等)。
11. 外绝缘耐受试验(湿/污): 在规定的污秽等级或湿条件下,对避雷器外部绝缘(瓷套或复合绝缘外套)进行工频或操作冲击耐受试验,验证其在恶劣环境下的外绝缘可靠性。
完成上述检测项目需要一系列高精度的专用设备:
1. 直流高压发生器: 用于产生高压直流电压,进行Uref测量、0.75Uref泄漏电流测量、直流耐压试验等。要求输出电压稳定、纹波系数小。
2. 工频高压试验变压器/串联谐振装置: 用于产生工频高压,进行工频耐受电压试验、工频放电电压测量等。对大容量试品常需串联谐振装置以减小电源容量需求。
3. 冲击电流发生器: 可产生标准雷电冲击(8/20μs)、操作冲击(30/60μs, 45/90μs等)以及陡波(1/5μs)、方波(如2ms)等多种波形的大电流,用于冲击电流耐受试验、动作负载试验中的冲击部分。
4. 冲击电压发生器: 用于产生标准雷电冲击(1.2/50μs)、操作冲击(250/2500μs)等冲击电压波形,进行冲击放电电压测量、外绝缘冲击耐受试验等。
5. 微安表/高精度直流泄漏电流测试仪: 精确测量μA级的微小直流泄漏电流(如0.75Uref下的泄漏电流)。需要高输入阻抗和良好的抗干扰能力。
6. 高压分压器(直流/交流/冲击): 与示波器或峰值电压表配合,精确测量施加到试品上的直流高压、工频高压峰值及冲击电压峰值。
7. 分流器/Rogowski线圈: 与示波器配合,精确测量流过试品的冲击电流或工频电流的幅值和波形。
8. 数字存储示波器: 高带宽、高采样率的数字示波器是记录和分析冲击电压、冲击电流波形的必备工具。
9. 局部放电检测仪: 用于测量避雷器在工频电压下的局部放电量及其分布图谱。
10. 压力释放试验装置: 包含电流源、压力传感器、密闭试验箱等,用于模拟内部故障并验证压力释放能力。
11. 密封试验装置: 通常采用抽真空或充高压SF6等方法检测避雷器整体的密封性能。
12. 绝缘电阻测试仪(兆欧表): 用于测量避雷器整体的绝缘电阻。
检测方法需严格依据标准执行:
1. 直流参考电压(Uref)及泄漏电流: 将直流高压施加于MOV阀片柱(通常需短接间隙),缓慢升压至流过阀片柱的电流达到规定值(通常为1mA),记录此时电压即为Uref。然后在0.75倍Uref的电压下稳定保持规定时间(如1分钟),读取并记录稳定的泄漏电流值。
2. 冲击电流耐受: 将规定波形(如8/20μs雷电波,30/60μs操作波)和幅值(标称放电电流或大电流)的冲击电流施加到MOV阀片柱上(短接间隙),按规定次数(如20次标称放电电流,2次大电流)进行冲击。冲击前后需测量Uref和0.75Uref泄漏电流,变化应在允许范围内(例如Uref变化≤5%,泄漏电流变化≤20%),并观察外观无损伤。
3. 动作负载试验: 这是最严酷的综合性试验。通常程序为:先施加规定次数的长持续时间(如2000μs)方波电流或操作波电流(模拟系统操作过电压能量注入)→ 紧接着(间隔时间很短,模拟热崩溃风险最高点)施加一次高幅值的大电流冲击(如4/10μs波形,模拟雷击)→ 最后立即(或在规定时间内)施加持续一定时间的工频电压(模拟系统恢复电压)。试验后避雷器应无闪络、无击穿、无损坏,Uref和泄漏电流变化在允许范围内,且冷却后能承受规定值的工频耐压。
4. 冲击放电电压测量: 对带间隙的完整避雷器施加规定波形和极性的冲击电压(如+/-极性雷电冲击1.2/50μs),采用多级法或升降法确定其50%放电电压(U50%)或波前放电电压,并测量其放电分散性
证书编号:241520345370
证书编号:CNAS L22006
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