四川大学 避雷器实验报告

图 4-2
FZ 型避雷器
电路示意图
电路示意图
图 4-4
绝缘电阻测试接线图 图 4-6
图 4-5
FS 型避雷器工频放电实验接线图 （b）微安表接在试验变压器尾端
（a）微安表接在避雷器处
FZ 型避雷器工频放电实验接线图
六．实验步骤：
1．FS-10 型避雷器试验 （1） ．绝缘电阻检查 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。
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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．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 （1） ．绝缘电阻检查 （2） ．泄漏电流及非线性系数的测试
三．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。非线性电阻的伏安特性式为：U=CIα ，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
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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。
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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。 （2） ．工频放电电压测试 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。 2．FZ-15 型避雷器试验 （1） ．绝缘电阻检查 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。 （2） ．泄漏电流及非线性系数的测试 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 0.01～0.1μ f 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：
四．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
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五．实验接线与 FS-10 型和 FZ-15 型避雷器的结构原理图
图 4-1
FS 型避雷器结构及
其中 1.3 为滤波电容的系数
250 430
3）非线16 kV 14
12 10 8 6 4 2 0 0
FZ-15避雷器的非线性特 性曲线
系列1
100
200
300
400
I/uA
500
U2 log U 1 4）按 取两组数据代入数值计算可得 I2 log I 1
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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） 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。
二、FZ-15 型避雷器试验 1）FZ-15 型避雷器绝缘电阻为 700 兆欧稍大于工程参考值 500 兆欧； 2）FZ-15 型避雷器泄漏电流的测量数据如下表 泄漏电流 I/uA 2*1.3 4*1.3 6*1.3 8*1.3 20 60 100 150
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10*1.3 12*1.3
13 log 10.4 0.0969 = =0.437 250 0.2219 log 150
由上述分析的被试品 FZ-15 型避雷器合格。
七、现场实验接线图
FZ-15 避雷器泄漏电流及非线性系数的测试实验实物接线图如下两图所示
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八、实验结果
一、FS-10 避雷器实验 1）FS-10 避雷器的绝缘电阻为 3500 兆欧大于其规格要求 2500 兆欧； 2）FS-10 避雷器的工频放电电压为 30 kV ； 由实验结果可知被试品 FS-10 避雷器是合格的。