应用低压微安表法测量多柱并联避雷器直流的参考电压和泄漏电流
国网甘肃省电力公司、国网甘肃省电力公司电力科学研究院的研究人员杨力、高立超、杨志华、龚源，在2018年第2期《电气技术》杂志上撰文指出，特高压直流换流站直流场有很多并联运行的直流氧化锌避雷器，这些避雷器在交接试验或预防性试验时必须进行直流参考电压和泄漏电流测试。
而现在对于避雷器参考电压和泄漏电流的试验方法还是采用常规交流避雷器的试验方法，这种常规方法只是适用于单只避雷器或多只串联避雷器，对于多只并联运行的避雷器没有相应的试验方法。
本文介绍了一种低压微安表测试法，该试验方法可以在不拆除设备的情况下，准确测量出试验数据，减少工作量，并在一定程度上避免由于拆除避雷器带来的损伤。
1 概述
随着我国经济的快速发展，电力供应逐渐供不应求，特别是我国的资源分布极不均匀，风电、光伏、水电等可再生电力资源多集中在中西部，而用电需求较高的省份多集中在东部及沿海地区，所以大容量、远距离传输的特高压直流输电工程被大量投入使用，而换流站直流场大量使用了多柱并联的直流氧化锌避雷器，在对这些避雷器进行交接试验和预防性试验时必须进行直流参考电压和泄露电流的测量[1-2]。
由于并联避雷器相互之间的距离较近，且安装高度均很高，如果采用单柱试验法对每一只避雷器进行单独试验，就必须使用吊车将避雷器拆下放在地面上进行测量，试验结束后再进行安装，这就大大增加了工作量，特别是在进行预防性试验时，试验工期紧，任务重，很难在规定的时间内完成所有的试验工作，且频繁的拆卸和安装容易造成避雷器损坏，达不到预期的试验目的。
为了提高工作效率，保证人身和设备安全，在不拆除避雷器的情况下可以准确的测量避雷器直流参考电压和泄露电流，本文介绍了一种低压微安表测试法，较好的解决目前特高压换流站直流场多柱并联避雷器交接试验和预防性试验存在的测试难的问题，并通过对酒泉±800kV特高压直流换流站直流场并联避雷器的实际测试结果对比和分析说明了该方法的可行性。
2 ±800kV直流场直流避雷器介绍
直流避雷器的运行条件和工作原理与交流避雷器有很大的差别，首先正常运行时直流避雷器的发热较严重；其次直流避雷器的外绝缘水平要求高。直流避雷器的运行条件要比交流避雷器的严酷的多，因而对直流避雷器提出的技术要求很高[3-4]。本文就以酒泉±800kV特高压换流站换流站中并联避雷器为例进行测试分析。
酒泉±800kV特高压换流站直流场有多种并联避雷器，从安装结构上讲，大致可以分为两类：一类是以中性线区域为代表的多柱并联避雷器，另一类为过零振荡装置为代表的多柱串并联避雷器。
2.1 多柱并联型避雷器
酒泉±800kV特高压换流站直流场中性线和旁路线避雷器均采用多支柱并联型避雷器，见图1和图2所示。这两种避雷器都是测量直流4mA下参考电压和0.75倍参考电压下泄漏电流，这种避雷器参考电压高，避雷器相互间距离近，试验具有很大的困难。
图1 酒泉换流站极Ⅰ中性线避雷器F1
图2 酒泉换流站旁路线避雷器F3
2.2 多柱串并联型避雷器
酒泉±800kV特高压直流换流站过零振荡装置避雷器均安装在振荡装置平台上，采用多支柱串并联，这种避雷器先是上下两节避雷器串联，然后12只避雷器再进行并联，见图3所示。这种避雷器都是测量直流1mA下参考电压，参考电压低，但相互间距离近，且上下两节串联使用，所以试验也具有很大的困难。
图3 酒泉换流站过零振荡装置避雷器
3 多柱并联避雷器试验方法分析
3.1 常规试验方法及试验设备概况
目前直流场金属氧化物避雷器的交接试验和预防性试验的主要试验项目是进行直流参考电压和0.75倍参考电压下泄漏电流的测量，直流参考电压主要为了检查避雷器阀片是否受潮，动作性能是否符合要求，0.75倍参考电压下泄漏电流是检查长期允许工作电流是否符合要求[5-6]。
特高压直流避雷器直流参考电压与泄漏电流试验与常规避雷器有较大不同，每只并联避雷器的直流参考电压应在制造厂选定的直流参考电流下进行，0.75倍直流泄漏电流应不超过50μA[7]。对于多支柱并联避雷器，由于各避雷器相互间距离太近，采用常规试验方法只能将避雷器依次拆下，然后进行单支试验，试验接线见图4。
图4 避雷器泄漏电流测量示意图
并联避雷器两支之间的距离一般只有5-30cm，在不拆除避雷器的情况下，如果进行单只加压的话，必然会造成对其它避雷器的放电击穿，无法实现对直流参考电压和直流泄漏电流的测试目的，只能拆除后进行单只试验，造成很多的不便，增加了工作量。
有部分换流站对此类避雷器预试时多采用不拆线直接测试，假设为n柱，试验采用nmA泄漏电流下的参考电压和0.75倍参考电压下总的泄漏电流。这种试验方式虽然简便，但对于试验结果的判定目前还没有相关依据支撑[8-9]。特别是泄漏电流的测试，其实只是测量了所有避雷器的总泄漏电流，无法对每一支避雷器进行精确分析[10]。
3.2 低压微安表法测试方法介绍
使用低压微安表测试法可以解决这个问题。首先将避雷器高压端引线拆除，并将所有并联避雷器高压端短接，直流高压发生器直接从高压侧加压，并通过高压发生器顶端的高压微安表监测所有并联避雷器总的泄漏电流。
其次打开所有避雷器低压端与放电计数器的连接，将需要测试的一只避雷器的低压端串联一个低压直流微安表后接地，其它避雷器低压端直接接地，这样可以通过低压微安表单独监测被测避雷器的泄漏电流，当低压微安表的指示到达规定的电流时，记录避雷器的参考电压，然后把参考电压降到0.75倍，再通过低压微安表记录被测避雷器的泄漏电流。
为了验证该方法的准确性，现场对酒泉换流站直流场中一组中性线避雷器和一组旁路避雷器分别进行了试验对比分析。首先通过上面所说的方法，采用低压微安表法对避雷器直流参考电压和泄露电流进行测量，记录试验数据。然后使用吊车将避雷器拆除后放到地下单独试验，进行单只避雷器测量，通过实际测量数据比对，对低压微安表法进行准确的分析。
（1）酒泉±800kV直流换流站直流场极Ⅰ中性线避雷器为4节并联型避雷器，见图1所示，该避雷器型号为YH2WCBN2-304/408，直流4mA参考电压≥300kV，0.75倍U4mA泄漏电流≤200μA，高压端并联短接，中间距离10cm左右。
采用两种测试方法测试结果见表1-表3所示：
表1 并联整体加压高压微安表测试试验数据
表2 并联整体加压低压微安表试验数据
表3 单只避雷器加压试验数据
（2）酒泉±800kV直流换流站直流场旁路避雷器为6节并联型避雷器，见图2所示，该避雷器型号为YH2WCBN2-304/408，直流4mA参考电压≥300kV，0.75倍U4mA泄漏电流≤200μA，上端通过扁铁并联短接，中间距离约为15cm左右。
采用两种测试方法测试结果见表4-表6所示：
表4 并联整体加压高压微安表测试试验数据
表5 并联整体加压低压微安表试验数据
表6 单支避雷器加压测试试验数据
由两组避雷器的试验数据可以看出：
（1）对避雷器分别进行单柱测量时，由于不存在外界的干扰因素，不同柱避雷器的直流4mA下的参考电压并没有明显差异，0.75倍参考电压下的泄漏电流也很小，在标准范围内。
（2）通过低压微安表法测量时，由于各避雷器之间的影响，在空间会有一定的杂散电流存在，所以当低压微安表显示为4mA时，高压微安表的读数已高于各单只避雷器的泄漏电流总和。
（3）低压微安表法测试的直流4mA下的参考电压与单柱测量的结果相比，低压微安表法测试结果略小，但是试验结果均符合避雷器试验标准，可以作为避雷器交接验收和预防性试验的判断标准。0.75倍参考电压下的泄漏电流与单独试验相比也没有明显变化，说明测试数据合格。
4 结论
对于多柱单节并联避雷器可以采用低压微安表法测量参考电压和泄漏电流，测试结果与出厂值与单独测试结果相比没有明显的差别，故而可以代替常规试验方法，既节约了人力物力，提高工作效率，又可以保证设备避雷器安全，交接验收试验所测得的数据可以作为以后避雷器的原始数据进行对比分析。
由于对并联避雷器进行并联加压，所以要求直流高压发生器输出电流较大，以酒泉±800kV直流换流站直流场旁路避雷器为例，整体加压时高压侧输出电流超过24mA，所以要求发生器有较高的输出容量，且高压微安表有至少30mA的量程，不然就会损坏试验设备。
（原文标题为“基于低压微安表法的特高压直流换流站多柱并联避雷器直流参考电压和泄漏电流测量方法的研究”）