220kV及以上新型避雷器高压试验接线杆的研制李显荣陈翼峰阮礼驹

引言

避雷器是保护电力系统中各种电气设备免受过电压损坏的设备。避雷器长期在工作电压下,电流的有功分量会使内部阀片发热,可能会引起阀片的老化、热击穿,甚至导致避雷器在运行中爆炸,危害电力设备的安全运行。因此,定期对避雷器进行停电试验显得尤为重要。避雷器的停电试验一般有绝缘电阻测试、直流1mA电压U1mA及0.75U1mA下泄漏电流测试。110kV及以下避雷器多采用单节结构,高压试验时基本不受外界干扰电流影响,试验结果稳定、准确。而220kV及以上避雷器多采用分节避雷器,0.75U1mA下泄漏电流测试时若采用常规的接线杆或人工登高接线,经常会出现接线松脱或受外界干扰电流(多为避雷器表面泄漏电流、线路干扰电流、高压引线对地电晕电流等)影响等现象,大大降低试验结果的准确性,引起试验结论的误判。因此,本文旨在研制一种新型高压试验避雷器接线杆,避免人员登高使用屏蔽法接线,同时使该成品试验时满足接线牢固及避免受外界干扰电流影响的要求。

1220kV及以上新型避雷器高压试验接线杆设计思路

为消除外界干扰电流,需要对避雷器进行有效屏蔽。在220kV及以上避雷器试验中通常采用高压屏蔽:高压引线从直流高压发生器输出,连接到避雷器的法兰处,屏蔽线则在该法兰上三裙的表面缠绕一圈紧密的裸铜线,裸铜线同时与高压引线相连。

基于此屏蔽方法,220kV及以上新型避雷器高压试验接线杆设计思路分为主体杆设计及接线环设计两部分(图1),实现的功能包括:

图1220kV及以上新型避雷器高压试验接线杆设计图

(1)主体杆整体部分包括杆头、主体和手柄。主体为绝缘杆,一端固定安装有杆头,另一端安装有手柄。

(2)将以往加压的钳形卡头改进成新型的环形卡头,使卡头与避雷器接触更加紧密。

(3)在杆头部分增加新的结构一屏蔽线环,用于屏蔽避雷器的外界干扰电流。

2主体杆制作

220kV及以上避雷器器身较高,采用传统的接驳型绝缘杆或操作高空作业车来接线,都会耗费大量的时间和人力物力。基于这个原因,我们使用了新采购的伸缩型绝缘杆,该绝缘杆绝缘性能良好,且最大能伸至15m的高度,一人操作即可,操作方便,节省时间。

选取合适的伸缩型绝缘杆后,我们还制作了伸缩型绝缘杆与接线环部分的连接件,使之适配接线环,操作简易,方便连接。

3接线环制作

接线环分为高压引线环和屏蔽线环两部分。220kV及以上避雷器多由两节或三节避雷器串联而成,而两两之间由金属法兰拼接固定。由于直流1mA电压U1mA及0.75U1mA下泄漏电流试验时高压引线处于法兰处,屏蔽线处于法兰上方三裙的位置,高压引线与屏蔽线位置相距较近,我们把高压引线环与屏蔽线环固定在同一支撑物上,通过连接件连接到伸缩型绝缘杆的顶部。

传统的旧式接线环环口宽度合适,有一定的弹簧压力,能够很好地卡住避雷器器身或者法兰,但不能做到全包围。由于避雷器试验中高压引线只需要一点接触法兰即可,屏蔽线需要引线全包围缠绕避雷器的器身,所以旧式接线环只考虑制作成高压引线环。

为解决屏蔽线全包围缠绕器身的问题,我们对屏蔽线环重新进行了设计,尝试在旧式接线环的基础上加以改进,增大其半径,同时在环内加装活动的金属弹簧圈,满足屏蔽线环套进避雷器器身时金属弹簧圈能完全包围缠绕器身,达到试验时屏蔽外部干扰电流的效果。

由于变电站中不同厂家、型号的220kV及以上避雷器器身直径差距不大,通过量尺,我们确定避雷器器身的直径,以此作为金属弹簧圈的直径,为23cm。由于屏蔽线环的直径近似为金属弹簧圈直径的2倍,我们把屏蔽线环直径定为46cm。同时,在外环和内金属弹簧圈之间加装缓冲弹簧,以保证金属弹簧圈能自由紧密地套住避雷器器身。

4现场试验结果对比

结合现场试验工作,我们对新型避雷器高压试验接线杆进行了现场测试(图2)。当整套接线环套进避雷器器身时,高压引线环卡在避雷器法兰处,而上方屏蔽线环内的金属弹簧圈能紧密地包围缠绕着避雷器器身,达到屏蔽外界干扰电流的作用。

图2现场使用新型避雷器高压试验接线杆

同时,我们分别记录不加屏蔽、使用新型避雷器高压试验接线杆、酒精清抹后测得的泄漏电流数值,如表1所示。

由表1可知,使用新型避雷器高压试验接线杆比不加屏蔽的泄漏电流值大大减少,接近酒精清抹后的数据,也就是说,应用新型避雷器高压试验接线杆后,屏蔽效果得到了很大改善,几乎彻底清除了外界干扰电流,试验结果准确性大大提高。

5结语

随着高压试验技术的发展,传统的试验方法已不能满足发展的需求。本文所述的新型避雷器高压试验接线杆作为一个新成品,有效解决了避雷器试验时受外界干扰电流影响的问题,对新型试验方法的探索具有积极的意义。