新型擊穿保險測試儀的研發與應用分析

李華綱 陳蓓琳 林培亮

摘要：在電力工程作業中，高壓電的二次回路會引發電壓加大對人身造成巨大傷害，為了避免這一情形的出現，急需一種過電壓保護裝置，在電力線路正常運轉時，該保險測試儀可以確保與大地的絕對絕緣。但一旦發生擊穿情形，就可以較好的起到保護作用，在這一背景下，新型擊穿保險測試儀的研發成為了當務之急。本文主要針對這一測試儀開展研究，希望給相關專業人士以參考。

關鍵詞：擊穿保險測試儀;研發;應用

引言

擊穿保險器用于戶內外電壓互感器的二次側（低壓側）過電壓保護，以防止高電壓串入二次回路造成電壓升高對二次設備及人身造成傷害;也可用于電力變壓器的低壓側，以防止高壓線圈和低壓線圈間發生擊穿時低壓側電壓升高;或作為其它用電設備的過電壓保護。通過擊穿保險接地，可以有效防止這種情況的發生（數百伏電壓可擊穿）。而目前怎樣來保證擊穿保險的正常工作，該擊穿的時候短路，不該擊穿的時候應開路，以免造成反措要求的多點接地故障，而目前無論是該項目的檢測還是檢測用的裝置都還處于空白。

一、擊穿保險器基本情況介紹

擊穿保險器作為一種保護儀器，可以在不接地的情形下，有效避免高壓電流入低壓線路。該測試儀電極夾為銅制，由云母片組成，擊穿電壓可達數百伏。其連接方式為以星形接法將低壓電網中性點、角形接法的一相，經過保險測試儀，與大地做有效的連接。在正常狀態下，低壓電網與大地是絕緣的，系統的運行模式不變，但一旦有高壓電流入，云母片中的孔狀就會被擊穿，迅疾發生問題電流，其保護裝置可以迅疾切斷電源。如果此時的電流值較低，保護裝置沒有反應，則此時的電阻也較低，可相應的減少對地電壓，從而有效降低高壓流入低壓的可能。擊穿保險器通常運用在低壓電網中，也時常作為避雷器使用。其使用時可以與被保護裝置形成并聯，達到有效保護電壓過載的情形。

二、擊穿保護測試

根據國家電網公司相關反事故措施規定和標準，對于公用電壓互感器，其二次回路必須保證室內有一線實施接地措施，同時為了確保這一舉措的有效性，各電壓互感的中性不能接有可能斷的開關與熔斷器。

（一）擊穿保護器傳統檢測方法

為了較好的保護擊穿保險器質量，必須按照國家規定的要求和標準對保險器實施技術測試，傳統的檢測方法有以下四種：一是例行檢測，二是試驗抽樣檢測，三是定期檢測，四是型式檢測。按照檢測的階段區分，這其中有現場進行的檢測，有產品交付時的驗收檢測，還有安裝后的試驗檢測以及運行過程中的檢測。按照檢測的作用分又可以分為預防性檢測和過程中檢測等等。

一是例行試驗，就是針對每只擊穿保護器實施的承受型檢測。檢測的指標主要包括：工頻參考電壓、對持續電流、局部放電試驗、直流參考電壓、標稱放電電流以及密封性能的檢測等。對于有間隙的閥式避雷器還需要實施工頻放電電壓試驗。對于管式避雷器，還需要實施工頻放電試驗或工頻耐壓試驗。

二是抽樣檢測，抽樣檢測主要針對電阻片實施，對于閥式避雷器來說，要求按照不少于抽取總數的1.5%實施抽取，主要進行兩個方面的試驗：一個是大電流耐受試驗;另一個是方波電流沖擊試驗。對于有間隙的閥式避雷器，還需實施沖擊放電電壓試驗，對于無間隙的金屬氧化物避雷器，還需實施電阻片的抽樣試驗，時間頻率一般半年一次，測試加速老化情況。對于管式避雷器僅需實施沖擊放電電壓試驗。

三是定期檢測，定期檢測主要為了測試產品質量的穩定性和可靠性。檢測周期一般設置為三年。對于金屬氧化物擊穿保險器來說，必須按照嚴格的要求標準隨機抽取三只實施長時電流耐受檢測、殘壓檢測、動作負載檢測以及記憶工頻耐受時間特性檢測。而對于管式避雷器來說，沒有這一定期要求。

四是型式檢測，型式檢測主要用來對產品實施性能和結構設計的鑒定，對于金屬氧化物避雷器來說，除了上文所指出的定期檢測、抽樣檢測和例行檢測外，還需實施瓷套絕緣耐受試驗、壓力釋放試驗、人工污穢試驗、機械負荷試驗、多柱避雷器電流分布試驗等等。對于閥式避雷器的檢測方法同金屬氧化物避雷器檢測方法。對于管式避雷器來說，還需要實施切斷能力試驗和沖擊通流能力試驗。

（二）擊穿保險器檢測發展趨勢

從上文分析不難看出，擊穿保險器作為一種重要電氣設備，對于電力電路的安全重要性不言而喻，其穩定性和可靠性直接影響著電力系統維護人員的安全。其在線監測方式首先可以較好的排除和發現故障，避免更為嚴重的事故發生，是對預警系統的有益補充。其次，其可以實施數據管理，針對電流泄漏次數實施科學統計，并實現數據的傳輸，從而有效實施內部缺陷的檢測，內部缺陷主要包括元件的老化和閥體的受潮等等。

此外，筆者通過市場調研感到，保險器行業也正在實施技術升級，朝著電子化、小型化和便捷化方向發展，其應用性需求越來越健全。在能量消耗上，也朝著低成本和低功耗方向發展。從整個市場來看，目前保險器的研發均聚焦在一些重大技術的突破和關鍵工藝的研發上，具有較為廣闊的市場潛力。

三、新型擊穿保險測試儀可行性研究

（一）項目計劃進度情況

筆者通過各種方式查找了目前市場上還沒有此類產品的測試裝置，但在實際電力生產應用中確實需要此類設備，我們經過對市場上各類擊穿保險器、避雷器、壓敏保護器等進行了大量資料分析、綜合、比較、歸納并依據現有的科學理論和實踐的需要，提出設計，利用科學儀器和設備，通過有目的有步驟地試驗，根據觀察、記錄、測定與此相伴隨的現象的變化來確定條件與現象之間的因果關系的結論。主要目的在于說明各種自變量與某一個因變量的關系，從而來達到多電壓、多電流、多波形等各種功能。進度計劃：用20天完成課題研究，60天進行系統研制和制造，軟件開發完成，15天對項目進行總結和評價。

（二）擬解決的問題

主要有四個方面的問題亟待解決：

1.通過本系統很準確的測試保險器擊穿放電電壓，擊穿電流等參數;過電壓通過后，產品迅速恢復正常運行狀態（絕緣狀態）。對保險器進行程控測試及智能分析。

2.使用程控多波形系統對保險器壽命作智能預計及量化考核。

3.使用程控多波形系統可應用于多種類型、結構、材質的保險器。

4.程控多電壓、多電流、多波形擊分析系統，硬件以多電壓組合波形電源發生器為基礎，軟件以智能設置、記錄、存儲、分析、圖形化、查詢、打印、485輸出為拓展。

（三）技術關鍵點和創新點

主要有四個方面的創新點：

1.開發出嵌入式系統軟件，可通過程序控制，實現智能設置、記錄、存儲、分析、圖形化、查詢、打印。

2.研制出一套以程序控制的多電壓組合波形電源的發生器。

3.可實現遠程控制和數據調取，液晶操作顯示，便攜式外形設計，人機界面優良。

4.可實施可在線/離線切換使用。

四、裝置研究具體情況

本裝置主要由電壓監測單元和電流監測單元兩大系統構成，采用分布式結構有效增加了系統的便捷度，對于系統安全性也有較大的提升，并實現根據現場監測實施靈活的配置。其結構設計采用了節點式設計，其比較優勢可以實現改變監測項目和設備而不改變系統主要結構，可以根據實際需要，與中央預警服務器實現監測模塊的掛接，從而達到實施多種設備的診斷。采取這一結構，可以實現只要在被電氣元件下安置監測模塊，單根電纜的連接鋪設就可以實現監測裝置的掛接總線。從自檢功能來看，各自均有自身的自檢功能，可以高效的實現自身模塊的自檢，服務器和用戶可以第一時間掌握自檢情況。其監測主要以數據的形式展開，這一方式可以較好的避免工作中高頻電器元件的干擾，較好避免了信號傳輸的故障率，同時也提升了網絡監測的效率。從整個結構模式看，整體監測模塊均采用了模塊化結構，有著良好的互通性和通用性，這對于維護和維修每一個部件來說，都是便捷的，也不會干擾其他部件的正常運行。具體見圖1所示。

五、項目預期和展望

我們通過各種方式查找了目前市場上還沒有此類產品的測試裝置，但在實際電力生產應用中確實需要此類設備，此設備的研制將充分應用新技術、新工藝，使設備在智能化網絡化方面符合現代電力發展的要求，既填補此項空白又能在技術上領先，可在較長時間內不落后。不僅在作業方法上進行創新而且在儀器設備上也填補了缺相，值得在全省系統內推廣。

六、結語

綜上所述，本文主要針對該測試儀研發的實施方案，擬解決的主要問題和技術創新點展開分析，主要目的是提供一種較為智能的、便捷的，在線無線可切換的擊穿保險測試裝置，這不僅僅填補了市場的空白，關鍵是能有效提升擊穿保險器運行效率，切實保障人身安全。

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