發(fā)電機(jī)氧化鋅滅磁閥片的現(xiàn)場檢測

發(fā)電機(jī)氧化鋅滅磁

閥片的現(xiàn)場檢測周盛（葛洲壩電廠電氣維修部 湖北宜昌443002）［摘要］介紹了氧化御限性電阻定期檢驗(yàn)的必要性及分柝現(xiàn)場檢驗(yàn)的辦法及檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)氧^（ZnOHE線性電阻檢測報(bào)告的分柝規(guī)范檢驗(yàn)方法科學(xué)分析數(shù)據(jù).【關(guān)鍵詞】氧化鋅0”0）非線性電阻V-A伏安特性曲線壓敏電壓泄漏電流.1氧化鋅非線性電阻（簡稱氧化鋅ZnO閥片）定期檢測的必要性氧化鋅ZnO閥片作為吸能與過電壓保護(hù)元件已廣泛應(yīng)用于水力、火力、與核能發(fā)電機(jī)組，目前在葛洲壩電廠發(fā)電機(jī)的勵磁回路中應(yīng)用氧化鋅ZnO閥片的有：一、整流橋交流側(cè)浪涌過電壓保護(hù)裝置、二、可控硅整流橋直流側(cè)換相尖峰過電壓吸收保護(hù)裝置、三、同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子非全相過電壓保護(hù)裝置及轉(zhuǎn)子滅磁裝置。氧化鋅ZnO閥片在發(fā)電機(jī)運(yùn)行工作中既要承受長期的勵磁電壓，還要承受滅磁時來自轉(zhuǎn)子繞組的能量和過電壓沖擊，長期的勵磁電壓作用會使ZnO閥片產(chǎn)生靜態(tài)老化，而滅磁和過電壓沖擊會使ZnO閥片產(chǎn)生動態(tài)老化。無論靜態(tài)老化還是動態(tài)老化均會使ZnO閥片的晶粒結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，造成V-A特性嚴(yán)重退化。靜態(tài)老化是一個緩慢的物理及化學(xué)過程，其老化程度的快慢可以用漏電流或功率損耗的增長速度來衡量。漏電流使ZnO閥片體溫升高，由于ZnO閥片具有電壓負(fù)溫度系數(shù)，其溫升與漏電流的上升及老化速度成正比關(guān)系，一旦產(chǎn)生惡性循環(huán)，ZnO閥片將發(fā)生熱擊穿短路和炸裂。而動態(tài)老化對ZnO閥片也是一種溫度效應(yīng)。因此，氧化鋅ZnO閥片性能的好壞，壽命的長短，將直接影響到發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行。葛洲壩電廠于1985年在4F機(jī)發(fā)電機(jī)勵磁回路開始使用ZnO閥片，已經(jīng)運(yùn)行達(dá)二十多年，氧化鋅ZnO滅磁組件因?yàn)樾孤╇娏鞒瑯?biāo)而退出運(yùn)行的有十幾臺機(jī)套，因此對氧化鋅ZnO閥片組定期進(jìn)行檢驗(yàn)是非常必要的，對于漏電流超標(biāo)將其退出運(yùn)行，以保障發(fā)電機(jī)的安全發(fā)電。根據(jù)GB/T1.1-1993及相關(guān)的國家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，發(fā)電機(jī)勵磁回路中的整流橋交流側(cè)浪涌過電壓保護(hù)裝置、可控硅整流橋直流側(cè)換相尖峰過電壓吸收保護(hù)裝置、同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子非全相過電壓保護(hù)裝置及滅磁裝置，每年必須進(jìn)行檢驗(yàn)。其中的主要器件氧化鋅ZnO閥片的檢測也應(yīng)在機(jī)組的大小修期間進(jìn)行，檢驗(yàn)的周期每年不能少于一次。2氧化鋅ZnO閥片的現(xiàn)場檢測對氧化鋅ZnO閥片的電氣性能檢測，一般采用小電流法檢定，小電流法是判定ZnO閥片性能優(yōu)劣程度最直接有效的方法和手段，ZnO閥片小電流V-A特性的現(xiàn)場測試分為手動組合法和智能儀器法兩種，手動組合法的方法是：將調(diào)壓器、升壓變、電流表、

電壓表、整流模塊等器件在現(xiàn)場用導(dǎo)線接線組合拼裝而成，通過對氧化鋅ZnO閥片組施加直流電壓，用電流表測量氧化鋅ZnO閥片組泄漏電流值的大小，對應(yīng)檢測標(biāo)準(zhǔn)來判斷氧化鋅ZnO閥片是否合格，這種方法的缺點(diǎn)是電流、電壓大小由手動調(diào)節(jié)控制，施加在氧化鋅ZnO閥片組的電壓、電流容易超過氧化鋅ZnO閥片的額定值，高電壓容易造成氧化鋅ZnO閥片組的不可逆損傷，儀表指針讀數(shù)不穩(wěn)定讀取困難且精度也不高、接線也比較煩瑣，測試的時間比較長，安全性、操作性差，更重要的是不能對氧化鋅ZnO閥片組性能進(jìn)行全面綜合的評判，由于這種方法的局限性因此已經(jīng)不再使用，目前葛洲壩電廠氧化鋅ZnO閥片的檢測使用智能儀器法，該檢測方法接線非常簡單、只需將儀器的直流輸出正、負(fù)極兩根線連接在待檢的氧化鋅ZnO閥片組上然后啟動儀器，該儀器就可以全自動的對ZnO閥片進(jìn)行高電壓小電流V-A特性的安全檢測，通過氧化鋅ZnO閥片的電流自動瑣定在1mA和10mA，因此不會對ZnO閥片造成任何損傷，實(shí)現(xiàn)了ZnO閥片無傷害的檢測。我們使用的是藍(lán)江電氣公司生產(chǎn)的WCY—50A氧化鋅ZnO閥片測試儀，該儀器采用了獨(dú)特的高電壓升壓技術(shù)，與微機(jī)技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對ZnO閥片智能測試，該測試儀能夠?qū)纹⒍嗥ù┗虺山M（多串）進(jìn)行高電壓、小電流的伏安特性綜合測試。測試儀輸出電壓可達(dá)直流5KV，輸出電流1mA和10mA，電流分辨率可達(dá)05uA，測量時只需簡單操作即可對ZnO閥片進(jìn)行自動檢測，我們使用以后認(rèn)為：該儀器操作簡單，精度高，抗干擾，防震，便于攜帶，無人為因數(shù)影響等優(yōu)點(diǎn)，通過檢測數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了對ZnO閥片電氣性能的智能綜合化測試，通過5年的現(xiàn)場使用經(jīng)驗(yàn)，我們認(rèn)為該儀器徹底解決了氧化鋅ZnO閥片組現(xiàn)場檢測的難題，達(dá)到了快速、準(zhǔn)確測試氧化鋅ZnO閥片的目地.檢測項(xiàng)目包括：1、壓敏電壓U、0.75U 、0.5U或者U、0.75U、0.5U數(shù)值。2、泄漏電流II 數(shù)值，3、繪制h—A特瞿曲線圖及和具氧化律ZnO閥樣檢測報(bào)告。0.5U、 0.75U3、氧化鋅ZnO閥片測試儀工作原理及檢測方法3.1工作原理氧化鋅閥片測試儀由以下幾部分組成：電源回路、高壓發(fā)生器、放電回路、采樣隔離放大回路、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、CPU控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲器、數(shù)碼顯示器、數(shù)據(jù)通信口、I/O控制口等幾部分構(gòu)成。由高壓發(fā)生器產(chǎn)生的直流電壓由低到高自動加在被測的ZnO閥片上，通過采樣電阻取得其動態(tài)V-A特性信號，經(jīng)隔離放大，由A/D轉(zhuǎn)換電路變換成數(shù)字信號，數(shù)據(jù)經(jīng)過分析處理后，其小電流V-A特性曲線數(shù)據(jù)被完整保存，并將結(jié)果數(shù)據(jù)用LED數(shù)碼管顯示。同時通過RS232通訊口與PC機(jī)連接交換數(shù)據(jù)，完成對閥片測試數(shù)據(jù)的永久保存和數(shù)據(jù)曲線的顯示與打印，自動形成測試報(bào)告。岳。閥片岳。閥片接線圖工作原理圖3.2氧化鋅ZnO閥片的現(xiàn)場測試方法操作步驟檢查電源開關(guān)在關(guān)的位置，測試準(zhǔn)備開關(guān)在停止的位置，接通電源。3.2.2將測量線與被測閥片連接好。3.2.3打開電源開關(guān)，儀器進(jìn)行自檢，程序運(yùn)行燈有規(guī)律的閃動，數(shù)碼管顯示日期時間，說明儀器程序運(yùn)行正常。3.2.4將測試準(zhǔn)備開關(guān)扳到運(yùn)行位置，按復(fù)位按鈕清除保護(hù)狀態(tài)，這時儀器處于準(zhǔn)備狀態(tài)。按啟動按鈕，開始檢測。LED數(shù)碼管顯示加在氧化鋅閥片上的電壓、電流值變化過程。如果閥片選擇開關(guān)處在1mA位置，那么檢測的電流加至1mA即停止。如果閥片選擇開關(guān)處在10mA位置，那么檢測的電流加至10mA即停止，自動斷開輸出，待儀器高壓降至零后自動增加一個串號，準(zhǔn)備下一次測量。在下一次測量開始前，需人為移動測量線，接到下一組待測閥片上，按復(fù)位按鈕清除保護(hù)狀態(tài)后，再按啟動按鈕檢測又自動進(jìn)行，依次類推。3.2.5在測試完一串或數(shù)串后，如果要及時檢查結(jié)果，可按動結(jié)果檢查按鈕檢查結(jié)果，按動第一次，將顯示50%的壓敏電壓及對應(yīng)漏電流；按動第二次，將顯示75%的壓敏電壓及對應(yīng)漏電流；按動第三次，將顯示100%的壓敏電壓。同時，可按動串號加減按鈕改變記錄串號。按動第四次，將結(jié)束結(jié)果檢查狀態(tài)。3.2.6數(shù)據(jù)保存：測試數(shù)據(jù)在測試完成后即自動保存，容量為96串，并可在斷電狀態(tài)下長期保存。數(shù)據(jù)清零：在結(jié)果檢查狀態(tài)下，按住復(fù)位按鈕一定時間，當(dāng)數(shù)碼管顯示由C --變?yōu)镃0000000時，即可清除所有保存數(shù)據(jù)。4氧化鋅ZnO閥片V-A特性曲線報(bào)告的分析4.1氧化鋅ZnO閥片泄漏電流值的評判標(biāo)準(zhǔn)。氧化鋅ZnO閥片的檢驗(yàn)尚無統(tǒng)一的檢測標(biāo)準(zhǔn)，我們通過認(rèn)真比較認(rèn)為合肥凱立電子有限公司的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)較為嚴(yán)格。目前用于發(fā)電機(jī)滅磁過電壓、整流橋交流側(cè)浪涌過電壓、整流橋直流側(cè)換相尖峰過電壓所使用的氧化鋅ZnO閥片分高壓片和高能片兩種，氧化鋅ZnO閥片高壓片檢測電流是：0—1mA,合格標(biāo)準(zhǔn)是：75%Uia直流電壓下的泄漏電流最大值＜150uAo高能片的檢測電流是：0—10mA，合格標(biāo)準(zhǔn)是：5O%Uio直流電壓下的泄漏電流最大值＜50uAo如何判斷使用的氧化鋅ZnO閥片是高能片還是高壓片，主要由電壓等級高低區(qū)分，下面是葛洲壩電廠氧化鋅ZnO閥片組檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)說明。4.1、氧化鋅ZnO閥片檢測標(biāo)準(zhǔn)的說明1滅磁類產(chǎn)品中的尖峰吸收器、滅磁氧化鋅組件、非全相保護(hù)器一般采用高能氧化鋅ZnO閥片。4.2.2浪涌吸收器：當(dāng)氣電壓N2000V時，采用高壓氧化鋅ZnO閥片檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)；當(dāng)U電壓＜2000V時，采用高能氧化鋅ZnO閥片檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。14.2.3高壓氧化鋅ZnO閥片檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)泄漏電流最大值：75%Uia電壓下的泄漏電流最大值W150UA，為合格。 囪4.2.4高能氧化鋅ZnO閥片檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)泄漏電流最大值：50%U10a電壓下的泄漏電流最大值＜50uA，為合格。4.2葛洲壩電廠氧化鋅ZnO閥片組泄漏電流合格標(biāo)準(zhǔn)4.2.1整流橋交流側(cè)浪涌過電壓保護(hù)裝置使用的氧化鋅ZnO閥片（高壓片）泄漏電流最大值為：每組氧化鋅ZnO閥片在75%U直流電壓下的泄漏電流最大值＜150uAo4.2.2整流橋直流側(cè)換相尖峰過電壓吸收保護(hù)裝置使用的氧化鋅ZnO閥片（高能片）泄漏電流最大值為：每組氧化鋅ZnO閥片在50%U10mA直流電壓下的泄漏電流最大值＜50uA。4.2.3同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子非全相過電壓及滅磁保護(hù)裝置使用的氧化鋅ZnO閥片（高能片）泄漏電流最大值為：每組氧化鋅ZnO閥片在50%U10a直流電壓下的泄漏電流最大值＜50uA。 WmA3.3V—A特性曲線報(bào)告的分析3.3.1測試報(bào)告檢測報(bào)告有兩份，表1：氧化鋅ZnO閥片測試匯總表，表2：氧化鋅ZnO閥片單路測試報(bào)告及V—A特性曲線，表1可以全面查看一臺發(fā)電機(jī)組所有的滅磁閥片的壓敏電壓和泄漏電流數(shù)值，最多96路測試數(shù)據(jù)。表2它顯示的是：一組ZnO閥片的V—A特性曲線，同時顯示ZnO閥片LU”、0.75U]。皿、0.5U]s或者Ua、0.75^、0.5U血壓敏電壓數(shù)值。2、II泄漏1電流數(shù)值。0" 10mA1mA 1mA1mA3.3.2V—A特性I曲線0芬析下面是葛洲壩電廠4F兩片新舊氧化鋅ZnO閥片的性能比較.B片是用了四年之后的器件,A片是替換B片的新片，通過曲線大家可以看到,B片整個曲線下移,相同的壓敏電壓下,泄漏電流明顯增大，相同的電流情況下，壓敏電壓明顯偏低.（特別注意：在進(jìn)行現(xiàn)場測試的時候，儀器輸出的極性要與ZnO閥片工作的極性絕對一致，否則結(jié)果是不正確的）表1葛洲壩電廠4F兩片新舊氧化鋅ZnO閥片測試數(shù)據(jù)表

電流■^-^__^(mA)電壓(V)J__泄漏電流3A)泄漏電流(mA)2040100124810A片245275305340