直流參考電壓 U1mA 和 0.75 倍 U1mA 下的泄漏電流測量是避雷器交接與例行試驗(yàn)項(xiàng)目之一，可有效地反應(yīng)避雷器閥片是否存在受潮、老化。 220 kV 及以上電壓等級避雷器每相分為若干單元，由于制造工藝等原因，各節(jié)避雷器的伏安特性存在一定差異，甚至差異較大（偏差達(dá)到 5％左右）。 同時(shí)，相關(guān)文獻(xiàn)也提出避雷器均壓環(huán)對直流泄漏試驗(yàn)存在一定的影響[1-3 ]。 針對此類避雷器須拆除上引線，分單元進(jìn)行避雷器參考電壓及直流泄漏電流測試，由此帶來了檢修時(shí)間的延長和大量的人力、物力投入。

本文在傳統(tǒng)的直流高壓發(fā)生器的基礎(chǔ)上，增加 1臺可調(diào)極性的直流高壓發(fā)生器，在下節(jié)避雷器下部法蘭處施加一可調(diào)極性的直流電壓，與傳統(tǒng)直流高壓發(fā)生器進(jìn)行配合，使避雷器上下 2 個(gè)單元直流泄漏電流同時(shí)達(dá)到 1 mA， 一次性完成兩節(jié)避雷器的直流參考電壓試驗(yàn)后，2 臺直流發(fā)生器同步降壓至 0.75 倍 U1mA

可同時(shí)完成 2 個(gè)單元的直流泄漏電流測試。通過現(xiàn)場應(yīng)用，驗(yàn)證了試驗(yàn)方法的有效性。

1 傳統(tǒng)測試方法的局限性

對兩節(jié)型的 220 kV 避雷器， 傳統(tǒng)不拆引線進(jìn)行避雷器下單元直流試驗(yàn)的方法如圖 1 所示。

圖 1 中，負(fù)極性直流高壓施加于避雷器上下 2 個(gè)單元連接法蘭處，經(jīng)一微安表測量避雷器 2 個(gè)單元的總泄漏電流； 拆除避雷器底部法蘭與放電計(jì)數(shù)器的連接，將底部法蘭經(jīng)另一微安表接地，測量避雷器下單元泄漏電流，計(jì)算 2 臺微安表電流差值得到避雷器上單元的直流泄漏電流。 傳統(tǒng)方法存在以下局限性：

（1） 上下 2 個(gè)單元避雷器的伏安特性存在差異，不可能同時(shí)到達(dá) 1 mA， 因此直流參考電壓的測量需分 2次進(jìn)行；同時(shí)避雷器 2 個(gè)單元的 0.75 倍 U1mA 也不相同，泄漏電流測試也需分 2 次進(jìn)行。

（2） 當(dāng)同相避雷器 2 個(gè)單元參考電壓差異較大時(shí)，在對參考電壓較高的單元進(jìn)行直流試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)設(shè)備可能出現(xiàn)過載。

如圖 2 所示，避雷器上下 2 個(gè)單元 U1mA 相差約為 4kV 時(shí)， 當(dāng) U1mA 較大的避雷器單元泄漏電流達(dá)到 1 mA時(shí)，U1mA 較小的避雷器單元的直流泄漏電流已達(dá)到 8mA。試驗(yàn)設(shè)備輸出電流已遠(yuǎn)超出其額定電流（一般為 3mA），此時(shí)須拆除引線分單元進(jìn)行試驗(yàn)。

2 基于電壓補(bǔ)償原理的流測試方法

為了解決傳統(tǒng)方法的局限性，且提出一種基于電壓補(bǔ)償原理的不拆引線試驗(yàn)方法，其原理如圖 3 所示。

圖3 中， 直流高壓發(fā)生器 1 為傳統(tǒng)的負(fù)極性直流高壓發(fā)生器， 直流高壓發(fā)生器 2 為可調(diào)極性的直流高壓發(fā)生器， 可根據(jù)試驗(yàn)情況輸出正或負(fù)極性的直流高電壓。若避雷器下單元參考電壓大于避雷器上單元，調(diào)節(jié)直流高壓發(fā)生器 1，避雷器上單元泄漏電流先達(dá)到 1mA 時(shí)，保持直流高壓發(fā)生器 1 的輸出電壓不變，選擇直流高壓發(fā)生器 2 輸出極性為正極性，調(diào)節(jié)其電壓，使避雷器下單元泄漏電流達(dá)到 1 mA。避雷器上單元的參考電壓為直流發(fā)生器 1 的輸出電壓， 避雷器下單元的參考電壓為直流發(fā)生器 1 和直流發(fā)生器 2 輸出電壓的**值之和。

將直流高壓發(fā)生器 1 與直流發(fā)生器 2 的輸出電壓同步降為 75％，避雷器下單元的泄漏電流為與避雷器底部法蘭相連的微安表電流值， 避雷器上單元的泄漏電流為 2 臺微安表電流**值之差。 若避雷器上單元參考電壓大于避雷器下單元， 在一定電壓下保持直流發(fā)生器 1 輸出電壓不變， 選擇直流發(fā)生器 2 極性為負(fù)極性，預(yù)加電壓 5 kV，使避雷器上單元泄漏電流大于下單元。 調(diào)節(jié)直流發(fā)生器 1 使上單元泄漏電流達(dá)到 1mA 后，調(diào)節(jié)直流發(fā)生器 2，使下單元泄漏電流也達(dá)到1 mA。 讀取并計(jì)算 2 個(gè)單元的參考電壓，繼而將直流高壓發(fā)生器 1 與 2 的輸出降為 75％，讀取并計(jì)算 2 個(gè)單元的 0.75 倍 U1mA 下的泄漏電流。

3 可調(diào)極性倍壓電路設(shè)計(jì)

直流發(fā)生器 2 為可調(diào)極性直流高壓發(fā)生器， 額定輸出電壓為 5 kV，額定輸出電流為 3 mA，其倍壓電路的原理如圖 4 所示。

圖 4 中 D1 至 D7 為二極管，通過切換開關(guān)接入電路；當(dāng) D1 至 D6 接入電路時(shí)，倍壓電路輸出正極性高壓，如圖 5 所示。 當(dāng) D2 至 D7 接入電路時(shí)，倍壓電路輸出負(fù)極性高壓，如圖 6 所示。

為給避雷器泄漏電流提供通路， 在輸出端對地并聯(lián)一泄流電阻，阻值為 2 MΩ；對地并聯(lián)一放電間隙，避免避雷器擊穿后，直流高壓發(fā)生器 2 承受過高電壓。

4 測量邏輯設(shè)計(jì)

測量邏輯框圖如圖 7 所示。 電流采樣通過具有藍(lán)牙通信功能微安表實(shí)現(xiàn)，微安表 1、微安表 2 的泄漏電流讀數(shù)通過藍(lán)牙傳輸至儀器， 計(jì)算出上節(jié)與下節(jié)避雷器泄漏電流， 儀器內(nèi)部處理單元根據(jù)計(jì)算結(jié)果自動調(diào)整可調(diào)極性直流高壓發(fā)生器輸出電壓極性， 達(dá)到電壓補(bǔ)償?shù)哪康摹?

5 現(xiàn)場應(yīng)用

某 500 kV 變電站 1 號主變 220 kV 側(cè)避雷器需進(jìn)行例行試驗(yàn)， 交接試驗(yàn)時(shí)該避雷器不帶上引線進(jìn)行測試，A 相下 單 元 U1mA 為 160.6 kV，I0.75U1mA 為 10 μA；上單元 U1mA 為 157.4 kV，I0.75U1mA 為 8 μA。 本次例行試驗(yàn)分別采用以下 2 種方式進(jìn)行了測試。

首先用傳統(tǒng)不拆引線測試方法對該相避雷器進(jìn)行測試，**步測試上單元，1 mA 參考電壓為 156.7 kV，此時(shí)下單元泄漏電流為 912 μA。 **步測試下單元，升壓至 158.8 kV 時(shí)， 避雷器下單元泄漏電流為 937μA，避雷器上單元泄漏電流為 2090 μA，總電流超過直流高壓發(fā)生器 3 mA 的額定輸出電流， 儀器過流保護(hù)動作，傳統(tǒng)不拆線測試方法已無法完成測量。現(xiàn)場使用新研發(fā)的裝置對該避雷器開進(jìn)行測試，直流高壓發(fā)生器 1 輸出電壓為 156.8 kV 時(shí)，避雷器上單元泄漏電流達(dá)到 1 mA，此時(shí)避雷器下單元泄漏電流為913 μA，調(diào)節(jié)直流高壓發(fā)生器 2，輸出電壓極性為正極性，幅值為 3.1 kV，此時(shí)避雷器下單元泄漏電流也達(dá)到1 mA。 讀取電壓值后，將 2 臺直流高壓發(fā)生器輸出電壓降為 75％， 計(jì)算 2 個(gè)單元的參考電壓與泄漏電流，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表 1 所示。

本次測試一次接線、升壓，同時(shí)完成了 2 節(jié)避雷器的測試； 直流參考電壓測試結(jié)果與交接相比誤差小于0.5％， 泄漏電流測試結(jié)果與交接數(shù)據(jù)基本保持一致，表明該方法與傳統(tǒng)方法具有等效性。 傳統(tǒng)方法進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)， 避雷器底座幾乎不承受電壓； 電壓補(bǔ)償法測試時(shí)，避雷器底座須承受數(shù)千伏的電壓（＜ 5 kV），在原理上存在測試誤差。從現(xiàn)場實(shí)測的結(jié)果來看，表面清潔過的避雷器底座絕緣電阻通常＞ 5000 MΩ， 新方法造成的測量誤差小于 1 μA，在工程測量過程中可忽略。

6 結(jié)束語

（1） 220 kV 及以上電壓等級避雷器各節(jié)的伏安特性存在一定差異，當(dāng)差異較大時(shí)，傳統(tǒng)不拆引線的試驗(yàn)方法因測試設(shè)備容量限制，可能導(dǎo)致試驗(yàn)無法開展，須拆除引線進(jìn)行測試。

（2） 電壓補(bǔ)償法通過增加 1 臺可調(diào)極性直流高壓發(fā)生器， 可以在不拆引線條件下的完成避雷器的參考電壓及泄漏電流測試。現(xiàn)場應(yīng)用表明，該方法與傳統(tǒng)方法有較好的等效性，具有實(shí)用推廣意義。