浅析地铁直流氧化锌避雷器预防性试验

摘要：避雷器是电力系统中的一类重要设备，为保证避雷器及电力系统设备的安全运行，必须定期对其进行预防性试验，本文介绍地铁牵引供电系统直流氧化锌避雷器的预防性试验，系统描述了直流无间隙、串联间隙氧化锌避雷器的试验方法和技术要求。

关键词：地铁；氧化锌避雷器；无间隙；串联间隙；预防性试验

中图分类号：U231文献标识码： A 文章编号：

前言

避雷器是电力系统重要的电气设备之一，其主要用于限制由线路传来的雷电（大气）过电压或由操作引起的内部过电压，从而保护电气设备免遭受雷击或操作过电压的损坏，它对电力系统设备安全运行起着十分重要的作用。氧化锌避雷器是一种具有优良的非线性伏安特性、低残压、无工频续流、响应速度快、结构简单、造价低廉等优点，在电力系统中被广泛应用。

在长期运行过程中，避雷器由于阀片受潮、老化和承受雷电（大气）过电压或操作过电压的冲击等因素影响，会使避雷器的性能下降或产生缺陷，甚至出现故障或失效，从而影响电力系统的安全运行，为此，为保证避雷器性能良好、运行安全，根据DL/ 596—1996 电力设备预防性试验规程及有关标准，必须定期对其进行预防性试。

1、地铁直流氧化锌避雷器

直流氧化锌避雷器是特殊用途避雷器，广泛应用于城市轨道交通和直流输变电工程。在地铁牵引供电系统中采用直流供电制，电能从牵引变电所经馈电线、接触网输送给电动列车，再从电动列车经钢轨、回流线，流回牵引变电所。地铁接触网系统通常采用标准电压1500VDC，如上海、广州及南京等地铁采用这标准。在地铁接触网中采用直流氧化锌避雷器，通常采用有直流无间隙氧化锌避雷器、直流有串联间隙氧化锌避雷器两种。

每年雷雨季节前或必要时，直流氧化锌避雷器需做预防性试验。为此，参考相关标准和厂家技术资料，结合多年现场试验经验，浅析直流氧化锌避雷器（低压）预防性试验。

2、直流有串联间隙氧化锌避雷器预防性试验

以Y10CL——1.8/5.45直流氧化锌避雷器为例，介绍直流有串联间隙氧化锌避雷器的预防性试验，该类避雷器是由性能优良的氧化锌阀片与放电间隙串联组成，并密封在瓷套内，防止潮气侵入。

3、技术参数（电气特性表）

3.1 试验依据

JB/T 9672.1－1999 直流有串联间隙金属氧化物避雷器

DL/ 596—1996 电力设备预防性试验规程

产品使用说明书

3.2 绝缘电阻测试

测量绝缘电阻的目的是初步检查有无密封破坏而使其内部受潮或瓷套裂纹等缺陷，若内部受潮，绝缘电阻将下降很多。测量绝缘电阻前要将避雷器上端接线断开，充分放电，再用干燥清洁的柔软布对避雷器表面擦拭清洁干静，检查表面有无外伤、裂纹等缺陷。测量时应使用2500V兆欧表（摇表），接线要可靠，若使用手摇兆欧表，兆欧表摆放工平稳，转速一般要达到120转/分。根据电力行业标准DL/T596-1996《电力设备预防性试验规程》规定，绝缘电阻不低于1000MΩ。

3.2.1直流系统额定电压下的泄漏电流测试

目的是检测在系统额定电压下允许工作电流是否符合规定。试验接线如图1所示，在避雷器两端施加直流系统额定电压1.8KV，其直流电压脉动系数不超过3%，测得其泄漏电流，根据产品说明书要求，1.8KV直流有串联间隙金属氧化物避雷器在系统额定电压应小于10 μA。

图1 氧化锌避雷器直流试验接线图

3.2.2直流放电电压试验

试验应在完整的避雷器上进行，试验接线如图1所示。施加到试品上的电压应从零开始，在电压表能准确读数条件下均匀地升到试品放电为止，读取放电电压值。每次间隙放电后，应在时间为0.5s内切断电源，通过试品的直流电流应限制在0.1~0.3A，以免烧毁试验设备，可购买专用的避雷器试验设备。试品在干燥状态下进行，测试不少于5次，其算术平均值应不少于3.9 KV，在每次施加电压的时间间隔应不小10s。

4、直流无间隙氧化锌避雷器预防性试验

以BOWTHORPE.EMPLTD的HE60 MC15直流无间隙氧化锌避雷器为例介绍其预防性试验。目前没有直流无间隙氧化锌避雷器的相关标准，只能按照厂家的产品说明书，同时参照GB 11032—2000交流无间隙金属氧化物避雷器、DL 474.5—92现场绝缘试验实施导则—避雷器试验和DL/ 596—1996电力设备预防性试验规程等相关标准执行。

4.1 绝缘电阻测试

参照3.2。

4.2 直流泄漏试验

直流无间隙氧化锌避雷器的直流泄漏试验，可有效发现其阀片是否受潮、裂纹及内部绝缘缺陷，可反映避雷器动作特性和检测长期允许工作电流是否符合规定。主要测量直流1mA时的临界动作电压（U1mA）和75%U1mA直流电压下的泄漏电流，原理与直流耐压试验一样，试验接线如图1所示。

4.2.1直流1mA时的临界动作电压U1mA测试

U1mA是给试品施加直流参考电流为1mA时测得的直流参考电压，即临界动作电压，目的是检查其阀片是否受潮，确定其动作性能是否符合要求。

避雷器的直流参考电流是其伏安特性曲线拐点附近的某一电流值，该值与电阻片的材料及尺寸有关，其数值为1~20mA，氧化锌避雷器的直流参考电流为1mA。在直流参考电流为1mA时的电压为直流参考电压，是避雷器伏安特性曲线小电流拐点附近的电压，氧化锌避雷器限制过电压的作用从该点开始。

U1mA实测值与初始值或制造厂规定值比较，变化不应大于 ±5%；另外，DL/ 596—1996《电力设备预防性试验规程》规定U1mA低于GB 11032—2000要求。但GB 11032—2000没有规定1.5KV氧化锌避雷器的U1mA值。根据多年现场经验，理想状态是U1mA不低于2.4KV，有困难时，建议U1mA不低于2.1KV。

4.2.275%U1mA直流电压下的泄漏电流

75%U1mA是给试品施加临界动作电压U1mA的75%电压下，测其泄漏电流，主要目的是检测长期允许工作电流是否符合规定。75%U1mA直流电压值一般比最大工作电压要高一些，地铁接触网的最大工作电压为1.8KV，75%U1mA>1.8KV， 即U1mA >2.4KV，但实际上接触网最大电压通常在1.6-1.7KV左右，因此建议有困难的情况下75%U1mA>1.6KV。DL/ 596—1996《电力设备预防性试验规程》规定75%U1mA直流电压下的泄漏电流不大于50μA。

4、结束语

综上所述，直流有串联间隙氧化锌避雷器预防性试验项目是绝缘电阻测试、直流系统额定电压下的泄漏电流测试、直流放电电压试验，直流无间隙氧化锌避雷器预防性试验项目是绝缘电阻测试、直流1mA时的临界动作电压U1mA测试、75%U1mA直流电压下的泄漏电流。每年雷雨季节前或必要时，直流氧化锌避雷器需做预防性试验，测试其性能和及早发现缺陷，从而保护电气设备免遭受雷击或操作过电压的损坏，对电力系统设备安全运行起着十分重要的作用。

参考文献：

[1] GB 11032—2000 交流无间隙金属氧化物避雷器

[2] JB/T 9672.1－1999 直流有串联间隙金属氧化物避雷器

[3] DL/ 596—1996 电力设备预防性试验规程

[4] DL 474.5—92现场绝缘试验实施导则避雷器试验