国网宁夏超高压公司 高海鹏 康家熙 李 波

1 设备概述

昌吉-古泉（准东-华东）±1100kV特高压直流输电线路全线为了确保过电压限制在1.5p.u及以下，在该直流输电线路的40.5%、45.3%、50%及56%处安装直流避雷器。其中，线路的56%处位于宁夏回族自治区海原县境内，避雷器安装于#5214（N5216）耐张塔（塔型J27102B-54）大号侧左右两极上。

安装于#5214（N5216）耐张塔上的直流避雷器由西安某避雷器有限责任公司提供，型号为YH20WX-1308/2200。该避雷器分7节，每节长度2.8m，避雷器挂点间长度19.938m，总长度20.433m，总重量3050kg，受风面积11m2。其避雷器安装位置、尺寸、重量、受风面积等机械参数见表1。

表1 本段避雷器安装位置、尺寸、重量、受风面积等机械参数表

本段耐张塔安装避雷器采用悬挂方式。避雷器安装在#5214（N5216）耐张塔大号侧，上部通过铰链金具与外挑避雷器支架相连接，下部通过铰链金具与鼠笼式刚性跳线上的间隔棒和导线相连接，如图1所示。

2 试验方法

对被试±1100kV线路直流避雷器采取不拆线、不拆卸试验方法，考虑避雷器的非线性特性，需依次进行7次试验（逐节试验）。因试验工况特殊，主要通过对现有直特性进行特型化改造来实施。试验特性需将特型化的直高发升至指定高度，随后进行固定、试验接线、加压试验、放电接地等一系列操作。整个试验工作中，除试验设备安装固定、试验接线需有专人上塔操作外，其他工作一律在地面上完成[1-2]。

2.1 一体化直流高压发生器设计

2.1.1 设备容量

被试直流线路避雷器UDC2mAN186.，6kV，因此试验用直高发容量选择为200kV，2mA。

2.1.2 设备结构

试验用直高发采用一体式结构，即将高压电流测量、倍压、低压电源控制、电源等模块进行一体化封装，同时考虑屏蔽、绝缘、接地、放电以及吊装、固定等多方面因素。一体式直高发结构示意及实物如图2所示。

一是高压输出接线方式为螺旋式，用于固定加压引线；二是无线收发模块集成化在低电压控制器中，可完成直高发的远程加压、降压、泄漏电流载入、紧急停机等功能；三是电源模块为48V锂电，为全部检测系统配电；四是伸缩式接地推杆（电动）在初始及试验过程中处于收拢状态，待单次试验完毕后由远程控制自动升起、展开，使均压（与塔杆连接地)联接，完成充放电和接地；五是两根固定杆用以固定不动塔架，避免塔架到达指定高度后在试验全过程中晃动；六是底板材料底（与）杆（地）等电位连接，直高发本体接地点与金属底板连通；七是直高发高压通断指示灯和电源开关均在设备底部；八是该一体式直高发高度1.3m，净重60kg。

2.2 试验接线

由于单节避雷器试验电压在180～200kV，考虑试验结果的准确性，应重点考虑试验中如何屏蔽泄漏电流。采用上述试验方法及新型一体化直高发情况下，泄漏电流主要包含以下两部分：一是高压对吊车车斗或横担的泄漏电流（车斗与直高发的高压部分可能较近）；二是做某一节避雷器试验时，其他节产生的泄漏电流。屏蔽接线试验方法如图3所示。

图3中展示的是测试R1（第一节）的试验接线，直流负高压通过屏蔽型高压引线加在R1和R2之间，在R3和R4之间通过屏蔽型高压引线接入系统测试底部，则R1的直流高压泄漏电流为（A2-A1）；测试R2的电流时，将高压引线接在R2和R3两端，R1短接，在R4和R5之间通过屏蔽型高压引线接入系统测试底部，则R2的直流高压泄漏电流为（A2-A1）。依此类推，直至测R7时与R1一致，只是采用反向加压形式[3-4]。

2.3 高压部分配置

一是系统按照200kV/4mA配置，波纹系数小于1%，倍压筒采用裙边设计，以降低高度和重量；二是高压电流测量部分集成在倍压筒内（外置微安表在高空中由于风大易脱落），内部采用光纤将高压电流发送给底部功率控制部分；三是装置底部低压电流集成在底部功率控制部分；四是系统供电采用外置48V/20A的铅酸电池组供电，且电池组随直高发一起升至高空[5]；五是高压部分与远端控制采用无线方式，操作人员在地面即能控制升、降压和显示高压电流、电压数值；六是高压输出引线采用英国进口的可拖地电缆（绝缘水平：DC200kV、外径21.59mm、重量0.551kg/m）。

3 试验步骤

本次试验人员分高处作业人员（不少于两人）和地面工作人员（不少于两人）。实际测试流程如下。

（1）高处作业人员在塔体适度部位安装用以起吊试验机器设备的滑轮或手动葫芦，并将绳子降至地面。

（2）地面作业人员调整好一体式直高发（开机是否正常、显示是否正常、能否通过高压、设备本体与金属底板是否短接、金属底板接地线是否随固定杆引出待接等，调整完毕后关机）后安装吊钩和牵引绳，随后起吊配合牵引，逐步将直高发升至指定位置，在这段时间，专职人员监控吊装情况。

（3）当直高发即将达到指定位置时，由塔上人员、起吊人员、监看人员协作将直高发固定在杆塔上并调整吊绳让其保持水平，固定吊绳。

（4）塔杆作业人员进行被测避雷器的试验接线，防止引线交叉、系结（在确保间距的条件下，尽可能将引线固定拉直）。

（5）塔上作业人员将金属底板的接地线接至杆塔接地处。

（6）所有接线完毕并由同在塔上的另一人确认接线无误后，告知塔上其他作业人员与试验设备及被试避雷器保持一定安全距离。

（7）塔上作业人员再次确认接线正确并退至安全距离外，且能清楚观察试验过程的位置后，通过对讲机通知地面人员“接线完毕，可以开始试验”。

（8）地面作业人员得到塔上作业人员通知后，操作终端打开高压通，并通过对讲机呼唱加压，随后依次完成加压、读数、降压、高压断、放电接地；塔上作业人员监督试验全过程，一旦发现直高发或被试避雷器出现异常，可立即进行紧急停机并告知地面操作人员。

（9）避雷器试验后，收到地面人员“试验完毕，请确定放电，拆换试验接线”的汇报后，先查验被试避雷器的放电接地情况，再按要求拆换试验接线（包含工作电压线和接地线）。

（10）重复（7）～（9），直至单支7节避雷器试验全部完毕。

4 试验电压、加压程序及试验合格标准

综合考虑被试避雷器安装位置、所处环境等因素，防范高空作业危险，有效评估避雷器运行状态，采取避雷器高空不拆卸方式进行直流2mA参考电压及75%参考电压的泄漏电流试验。

被试避雷器由7节串联组成，单节额定电压186.86kV，在2mA下直流参考电压出厂实测值（平均值）为192.6kV。因此，试验用直流高压发生器功率不小于400W，激发负极性直流电压不小于200kV。

根据Q/GDW11864-2018《±1100kV直流输电线路用复合外套无间隙金属氧化物避雷器》规定，应对整只避雷器（或避雷器元件）测量直流参考电压下的直流参考电压值，其值与初始值偏差不应超过5%，且不应小于规定值；0.75倍直流参考电压下泄漏电流不应大于50UA，与同等条件下其他避雷器的泄漏电流无明显差异，与历史数据无明显差异。

在试验过程中如发现避雷器本体出现声响、冒烟或其他异常现象，应立即停止试验并检查被试避雷器状态。检查无误后进行重复试验，如未再发生异常，则获取有效试验数据；如仍有异常现象，则应仔细检查异常部位，并结合运行及其他技术资料综合判断其状态。

5 试验方案

5.1 方案一：直高发安装于吊车车斗

通过大吨位吊车将一体化直流高压发生器（自带外置电池，无需外接电源）送至指定试验位置后，操作人员在地面采用无线遥控操作进行加压试验。试验接线如图4所示，试验设备与被试避雷器相对位置如图5所示。

试验方案一实施过程：一是操作人员按要求在地面上将特制的一体化直流高压发生器安装在大吨位吊车车斗中，并保证其与吊车车斗的锁紧装置切实有效，一体化设备上相关的接地端子应与吊车车斗可靠连接（吊车接地）；二是指挥吊车缓慢将直流高压发生器升高至指定试验位置；三是操作人员（登高作业人员）按照要求进行试验接线，确认无误后通知地面人员“接线完毕，可以开始试验”；整个试验过程中密切关注被试避雷器情况，发现异常立即向地面汇报；四是一节避雷器试验完毕，在得到地面人员报告“试验完毕，请放电并更换试验接线”后，先对被试避雷器进行充分放电，然后按照要求更换试验接线（包括加压线和接地线）；五是待所有避雷器试验完毕，操作人员指挥吊车将直流高压发生器落回地面，高空作业人员恢复避雷器原始状态。

5.2 方案二：直高发安装于杆塔横担

在杆塔横担上安装用于吊装直流高压发生器的滑轮，在将直高发吊装到位后水平固定在横担上。将直高发安装至指定位置后，操作人员在地面采用无线遥控操作进行加压试验。试验接线如图4所示，试验设备与被试避雷器相对位置如图6所示。

试验方案二实施过程：一是高空作业人员在杆塔横担上安装用于吊装试验设备的滑轮组；二是高空作业人员使用滑轮将一体化直流高压发生器（包含外接电池）吊装到位后，按要求安装在杆塔横担上，保证其牢固可靠，并与杆塔构件保持足够的安全距离；一体化设备上相关的接地端子应与杆塔可靠连接；三是操作人员按照要求进行试验接线，确认无误后通知地面人员“接线完毕，可以开始试验”；整个试验过程中密切关注被试避雷器情况，发现异常立即向地面汇报；四是一节避雷器试验完毕，在得到地面人员报告“试验完毕，请放电并更换试验接线”后，先对被试避雷器进行充分放电，然后按照要求更换试验接线（包括加压线和接地线）；五是待所有避雷器试验完毕，高空作业人员恢复避雷器原始状态，拆除直流高压发生器并使用滑轮组将其安全下放至地面。

6 结语

综上所述，本文设计研制了一种能够进行高空吊装的小型化集成直流高压发生器。在高空完成±1100kV吉泉直流#3380塔安装的两支直流线路避雷器首次泄漏电流测试试验。该作业方式系全国首次在较现行将约3t重的避雷器使用大型吊车拆卸至地面进行试验的方式，本次作业只需两名高空作业人员及4～6名地面人员相互配合即可完成。减少了大型吊车、临时用地赔偿等高额成本支出，同时避免了避雷器设备拆装造成二次损伤等风险。较大地提高效率，降低经营成本，为全国今后高效开展线路避雷器试验奠定坚实基础。