輸變配電系統的防雷安全是保障電力穩定供應的核心環節,直接關系到電網、工業生產、公共服務的正常運行。氧化鋅避雷器(MOA)是當前應用*廣泛的過電壓防護設備,而MOA泄漏電流測試、避雷器校驗是防雷檢測中判定氧化鋅避雷器運行狀態的核心手段,氧化鋅避雷器測試儀是完成上述測試的專用設備。根據中國電力科學研究院2023年發布的《電力設備防雷性能白皮書》統計,國內32%的輸變電非計劃停運故障與雷擊相關,其中18%的故障是因氧化鋅避雷器缺陷未及時發現導致的【1】;同時DL/T 596-2021《電力設備預防性試驗規程》明確要求,35kV及以上電壓等級的氧化鋅避雷器每年需完成至少1次帶電MOA泄漏電流測試,投運前必須完成全項避雷器校驗【2】。當前不少單位在防雷檢測中存在測試方法不規范、設備抗干擾能力不足導致數據偏差大、停電校驗影響生產運行等痛點,甚至因漏檢氧化鋅避雷器缺陷引發雷擊事故。本文將從技術原理、標準要求、方法對比等維度,系統梳理氧化鋅避雷器測試儀的應用邏輯,為各單位規范開展MOA泄漏電流測試、避雷器校驗及防雷檢測工作提供參考。
氧化鋅避雷器的核心部件是氧化鋅閥片,具有優異的非線性伏安特性,正常運行電壓下呈現極高電阻,泄漏電流僅為微安級,當過電壓侵入時迅速轉為低阻狀態,泄放雷電流或操作過電壓能量,保護設備絕緣不受損。而MOA泄漏電流測試的核心邏輯,是通過檢測運行狀態下氧化鋅避雷器的全電流、阻性電流及三次諧波分量,判斷閥片是否出現老化、受潮、劣化等缺陷,相比傳統的停電直流耐壓測試,更能反映設備實際運行狀態。氧化鋅避雷器測試儀的工作原理則是采用高精度電流采樣模塊結合FFT數字濾波、諧波分離技術,能夠在現場強電磁干擾環境下,準確分離出阻性電流分量,為防雷檢測和避雷器校驗提供可靠的數據支撐。
當前國內針對氧化鋅避雷器的測試、校驗及防雷檢測已經形成完善的標準體系,DL/T 596-2021《電力設備預防性試驗規程》明確規定,10kV及以上電壓等級的氧化鋅避雷器每年開展1次帶電MOA泄漏電流測試,35kV及以上電壓等級設備投運前必須完成全項避雷器校驗,運行中阻性電流初值差不得超過±50%,全電流初值差不得超過±20%【2】。氣象行業標準QX/T 213-2023《防雷裝置檢測技術規范》要求,易燃易爆場所、軌道交通、市政樞紐等一級防雷單位,每半年開展1次防雷檢測,氧化鋅避雷器性能測試為必測項【3】。國際標準IEC 60099-4:2019《交流系統用無間隙金屬氧化物避雷器》也對MOA泄漏電流測試的方法、閾值做出了明確規定,與國內標準要求基本一致。
根據*電網2022年運維統計數據,全網推廣帶電MOA泄漏電流測試之后,氧化鋅避雷器缺陷檢出率提升了67%,雷擊導致的設備損壞事件下降了31%,因避雷器失效引發的非計劃停運時長減少了42%。
當前開展避雷器校驗、MOA泄漏電流測試的主流方法分為三類,不同方法的適用場景存在明顯差異。第一種是停電直流避雷器校驗方法,需要斷開氧化鋅避雷器的接地端,施加1mA直流參考電壓,測量0.75倍參考電壓下的泄漏電流,測試數據穩定可靠,是新設備投運、故障后復檢的必做項目,但操作流程復雜,需要申請停電計劃,對電網運行和工業生產的影響較大,單次測試的時間成本是帶電測試的3-4倍。第二種是基于氧化鋅避雷器測試儀的帶電MOA泄漏電流測試,無需斷開設備接線,僅需鉗形電流傳感器采集接地端電流,結合電壓參考信號即可完成測試,全程不需要停電,適合日常運維階段的防雷檢測,只要測試儀的抗干擾精度達到1級,測試數據的可信度可達90%以上。第三種是在線監測系統,能夠實時采集氧化鋅避雷器的泄漏電流數據,但受安裝環境、傳感器漂移等影響,數據偏差普遍在15%以上,需要每6個月用氧化鋅避雷器測試儀進行校準,才能確保數據有效。
當前行業主流的運維模式是“定期帶電測試+在線監測校準+停電抽檢校驗”結合,既能夠保證測試覆蓋度,也能減少停電對生產的影響。
當前國內氧化鋅避雷器測試儀市場主要分為三類供給主體,第一類是進口品牌,代表廠商包括Megger、HAEFELY等,產品測量精度可達0.5級,性能穩定,但售價普遍在10萬元以上,是國內同類產品的3-4倍,且售后服務響應周期多在7天以上,針對國內復雜的現場電磁干擾環境沒有做專項優化,部分場景下數據偏差較大。第二類是國內頭部電力測試設備廠商,產品精度普遍可達1級,部分型號可達0.5級,針對國內10kV-1000kV不同電壓等級的現場干擾做了諧波過濾優化,售價多在2-5萬元之間,售后服務響應周期多在24小時以內,性價比優勢明顯,是當前電網、新能源、工業用戶開展防雷檢測和避雷器校驗的主流選擇。第三類是中小廠商的低端產品,售價普遍在1萬元以下,但采樣精度不足,抗干擾能力弱,數據偏差可達30%以上,無法滿足DL/T標準的測試要求,僅能用于低壓系統的粗略篩查。
在電網變電站場景,某省電網220kV變電站2024年春季防雷檢測中,運維人員采用氧化鋅避雷器測試儀對全站36組氧化鋅避雷器開展帶電MOA泄漏電流測試,發現3號主變110kV進線側的一組氧化鋅避雷器阻性電流較初值增長了62%,超出標準閾值,隨即安排停電避雷器校驗,確認閥片存在受潮缺陷,及時更換后避免了雷擊跳閘故障,減少停電損失約200萬元。
在分布式光伏電站場景,某10MW村級光伏電站2023年曾因雷擊導致3臺逆變器燒毀,直接損失超過40萬元,后續在年度防雷檢測中,運維單位采用氧化鋅避雷器測試儀對全站匯流箱、逆變器、升壓站側的氧化鋅避雷器逐一開展MOA泄漏電流測試,檢出8組存在老化缺陷的設備,全部更換后,該電站連續18個月未發生雷擊相關故障。
在石化生產廠區場景,該類場所屬于一級防雷單位,按照規范每半年需開展一次防雷檢測,此前采用停電避雷器校驗的方式,每次需要停產4小時,損失超過百萬元,后續改用氧化鋅避雷器測試儀開展帶電MOA泄漏電流測試,無需停產即可完成全部測試,數據完全符合GB 50057《建筑物防雷設計規范》的要求,每年可減少停產損失超過200萬元。
答:按照DL/T 596-2021《電力設備預防性試驗規程》要求,運行中的氧化鋅避雷器,全電流初值差不應超過±20%,阻性電流初值差不應超過±50%,同時阻性電流占全電流的比例不應超過25%,滿足以上條件即可判定為合格。如果是停電避雷器校驗,1mA直流參考電壓不應低于產品銘牌值的95%,0.75倍參考電壓下的泄漏電流不應超過50μA。
答:不可以。按照《防雷裝置檢測資質管理辦法》和QX/T 213-2023《防雷裝置檢測技術規范》要求,10kV及以上電壓等級的防雷裝置,氧化鋅避雷器的性能測試是必測項,未開展相關測試的檢測報告不具備法律效力,同時也會遺留雷擊安全隱患。
答:新設備投運前、故障后復檢的避雷器校驗,需要停電開展直流耐壓測試,確保設備性能符合要求。日常運維階段的性能校驗,可以采用氧化鋅避雷器測試儀開展帶電MOA泄漏電流測試,只要測試設備精度滿足DL/T標準要求,測試數據可以作為判定設備狀態的依據。
答:10kV-35kV電壓等級的測試,現場干擾較弱,選擇精度1級的測試儀即可滿足要求;110kV及以上電壓等級的測試,現場電磁干擾強,需要選擇具備諧波分離、抗干擾優化功能,精度達到0.5級的測試儀,才能確保測試數據準確。
參考文獻
【1】 中國電力科學研究院. 2023年電力設備防雷性能白皮書[R]. 北京: 中國電力科學研究院, 2023.
【2】 *能源局. DL/T 596-2021 電力設備預防性試驗規程[S]. 北京: 中國電力出版社, 2021.
【3】 中國氣象局. QX/T 213-2023 防雷裝置檢測技術規范[S]. 北京: 氣象出版社, 2023.