金屬氧化物避雷器帶電檢測影響因素分析

郭小燕 樊學(xué)軍 趙峻峰

【摘要】近年來，金屬氧化物避雷器（簡稱MOA）以其優(yōu)異的技術(shù)性能逐漸取代了其它類型的避雷器，成為電力系統(tǒng)的換代保護(hù)設(shè)備。由于MOA沒有放電間隙，氧化鋅電阻片長期承受運(yùn)行電壓，并有泄漏電流不斷流過MOA各個(gè)串聯(lián)電阻片，這個(gè)電流的大小取決于MOA熱穩(wěn)定和電阻片的老化程度。如果MOA在動作負(fù)載下發(fā)生劣化，將會使正常對地絕緣水平降低，泄漏電流增大，直至發(fā)展成為MOA的擊穿損壞。所以檢測與監(jiān)測運(yùn)行中MOA的工作情況，正確判斷其質(zhì)量狀況是非常必要的。

【關(guān)鍵詞】金屬氧化物避雷器；放電間隙；熱穩(wěn)定；帶電檢測

1運(yùn)行中金屬氧化物避雷器的帶電檢測

金屬氧化物避雷器運(yùn)行中受多種因素影響，引起避雷器的過早老化，甚至損壞其非線性電阻片。嚴(yán)重的將造成金屬氧化物避雷器故障。引起避雷器劣化的機(jī)理主要有以下幾種：1）密封缺陷引起內(nèi)部受潮；2）內(nèi)部局部放電；3）污穢引起表面放電；4）暫時(shí)或暫態(tài)過電壓引起超負(fù)荷；5）參數(shù)選擇不當(dāng)；6）電阻片存在質(zhì)量問題。

金屬氧化物避雷器的帶電檢測，目前采用的主要測試手段是帶電測試避雷器阻性電流。

帶電檢測避雷器持續(xù)電流主要是檢測泄漏的全電流及其阻性分量，這是發(fā)現(xiàn)避雷器早期缺陷的有效手段。在交流電壓下，MOA總泄漏電流中包含阻性電流（有功分量）和容性電流（無功分量）。在正常情況下，通過MOA的主要為容性電流，阻性電流只占很小一部分，約為10%-20%。但當(dāng)電阻片老化時(shí)，避雷器受潮、內(nèi)部絕緣部件受損以及表面嚴(yán)重污穢時(shí)，容性電流變化不大，而阻性電流大大增加。全電流的變化反映避雷器的嚴(yán)重受潮、內(nèi)部元件接觸不良、電阻片嚴(yán)重老化，而阻性電流的變化則對電阻片初期老化的反應(yīng)比較靈敏。所以監(jiān)測阻性電流可以更有效地監(jiān)測MOA的絕緣狀況。

2 MOA帶電檢測影響因素分析

2.1MOA兩端電壓中諧波含量的影響

實(shí)測證明，諧波電壓是從幅值和相位兩個(gè)方面來影響MOA阻性電流IRP的測量值，諧波狀況不同，可能使測得的結(jié)果相差很大。而阻性電流基波峰值IRIP則基本不受諧波成份影響，因此建議現(xiàn)場測試判定MOA的質(zhì)量狀況時(shí)應(yīng)以阻性電流基波峰值IRIP為準(zhǔn)。

根據(jù)諧波法原理生產(chǎn)的泄漏電流測量儀，由于它對MOA兩端電壓波形要求較高，電壓中所含諧波對測量結(jié)果影響很大，如三次諧波量超過0.5%就可能使測量結(jié)果出現(xiàn)很大的誤差，因此，在電壓波形畸變、三次諧波含量較大的情況下，諧波法只能局限于同一產(chǎn)品同一試驗(yàn)條件下的縱向比較。

2.2MOA兩端電壓波動的影響

由于電力系統(tǒng)的運(yùn)行情況是不斷變化的，特別是系統(tǒng)電壓的變化對MOA的泄漏電流值影響很大。根據(jù)實(shí)測數(shù)值分析，MOA兩端電壓由相電壓（63kV）向上波動5%時(shí)，其阻性電流一般增加13%左右。因此在對MOA泄漏電流進(jìn)行橫向或縱向比較時(shí)，應(yīng)詳細(xì)記錄MOA兩端電壓值，據(jù)此正確判定MOA的質(zhì)量狀況。

2.3MOA外表面污穢的影響

MOA外表面的污穢，除了對電阻片柱的電壓分布的影響而使其內(nèi)部泄漏電流增加外，其外表面泄漏電流對測試精度的影響也不能忽視。污穢程度不同，環(huán)境溫度不同，其外表面的泄漏電流對MOA的阻性電流的測量影響也不一樣。由于MOA的阻性電流較小，因此即使較小的外表面泄漏電流也會給測試結(jié)果帶來誤差。

2.4溫度對MOA泄漏電流的影響

由于MOA的氧化鋅電阻片在小電流區(qū)域具有負(fù)的溫度系數(shù)及MOA內(nèi)部空間較小，散熱條件較差，加之有功損耗產(chǎn)生的熱量會使電阻片的溫度高于環(huán)境溫度。這些都會使MOA的阻性電流增大，電阻片在持續(xù)運(yùn)行電壓下從+20℃～+60℃，阻性電流增加79%，而實(shí)際運(yùn)行中的MOA電阻片溫度變化范圍是比較大的，阻性電流的變化范圍也很大。

2.5濕度對測試結(jié)果的影響

濕度比較大的情況下，一方面會使MOA瓷套的泄漏電流增大，同時(shí)也會使芯體電流明顯增大，尤其是雨雪天氣，MOA芯體電流能增大1倍左右，瓷套電流會成幾十倍增加。MOA泄漏電流的增大是由于MOA存在自身電容和對地電容，MOA的芯體對瓷套、法蘭、導(dǎo)線都有電容，當(dāng)濕度變化時(shí)，瓷套表面的物理狀態(tài)發(fā)生變化，瓷套表面和MOA內(nèi)部閥片的電位分布也發(fā)生變化，泄漏電流也隨之變化。

2.6運(yùn)行中三相MOA的相互影響

由于運(yùn)行中呈“一”字形排列的三相MOA，相鄰相通過雜散電容等的影響，使得兩邊相MOA底部的總電流相位發(fā)生變化，其值與MOA的安裝位置有關(guān)，MOA相間距離越近，影響越大，一般兩邊相MOA底部總電流相位變化3°左右（如圖1：），在運(yùn)行電壓下，MOA底部總電流的相角每變化1°，則阻性電流基波數(shù)值變化15%左右。這使得測量結(jié)果顯示出如下規(guī)律：電壓與電流夾角φA<φB<φC，阻性電流IRA>IRB>IRC。在實(shí)測中，應(yīng)考慮這一因素的影響。

2.7測試點(diǎn)電磁場對測試結(jié)果的影響

測試點(diǎn)電磁場較強(qiáng)時(shí)，會影響到電壓U與總電流IX的夾角，從而會使測得的阻性電流峰值數(shù)據(jù)不真實(shí)，給測試人員正確判斷MOA的質(zhì)量狀況帶來不利影響。

3 MOA質(zhì)量狀況的判斷方法

3.1參照標(biāo)準(zhǔn)法

由于每個(gè)廠家的閥片配方和裝配工藝不同，所以MOA的泄漏電流和阻性電流標(biāo)準(zhǔn)也不一樣，測試時(shí)可以根據(jù)廠家提供的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行測試。若全電流或阻性電流基波值超標(biāo)，則可初步判定MOA存在質(zhì)量問題，然后需停電做直流試驗(yàn)，根據(jù)直流測試數(shù)據(jù)作出最終判斷。

3.2橫向比較法

同一廠家、同一批次的產(chǎn)品，MOA各參數(shù)應(yīng)大致相同，如果全電流或者阻性電流差別較大，即使參數(shù)不超標(biāo)，MOA也可能有異常。

3.3縱向比較法

對同一產(chǎn)品，在同樣的環(huán)境條件下，不同時(shí)間測得的數(shù)據(jù)可以作縱向比較，發(fā)現(xiàn)全電流或阻性電流有明顯增大趨勢時(shí)，應(yīng)縮短檢測周期或停電作直流試驗(yàn)，以確保安全。

3.4綜合分析法

在實(shí)際運(yùn)行中，有的MOA存在劣化現(xiàn)象但并不太明顯時(shí)，從測得的數(shù)據(jù)不能直觀地判斷出MOA的質(zhì)量狀況。根據(jù)我們多年現(xiàn)場測試經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出對MOA測試數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析的方法，即一看全電流，二看阻性電流，三看諧波含量，再看夾角，對各項(xiàng)參數(shù)作系統(tǒng)分析后，判定出MOA的運(yùn)行情況。

4結(jié)論

（1）對新投運(yùn)的110kV以上MOA，在投運(yùn)初期，應(yīng)每月帶電測量一次MOA在運(yùn)行電壓下的泄漏電流，三個(gè)月后改為半年一次。有條件的盡可能安裝在線監(jiān)測儀，以便在巡視時(shí)觀察運(yùn)行狀況，防止泄漏電流的增大。

（2）電壓升高、溫度升高、濕度增大，污穢嚴(yán)重都會引起MOA總電流、阻性電流和功率損耗的增大，這是應(yīng)該注意的。

（3）測量MOA阻性電流時(shí)，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場和儀器的條件，加強(qiáng)對影響測試精度的因素進(jìn)行分析，正確判斷MOA運(yùn)行狀況，提高運(yùn)行可靠性。

（4）在帶電測試時(shí)，對發(fā)現(xiàn)異常的MOA，在排除各種因素的干擾后，仍存在問題，建議停電作直流試驗(yàn)，測取直流參考電壓及75%直流參考電壓下的泄漏電流，以確診MOA是否質(zhì)量合格。確認(rèn)MOA存在質(zhì)量問題，應(yīng)及時(shí)與制造廠聯(lián)系，以便妥善處理。

參考文獻(xiàn)：

[1]王興貴，李慶玲，李效珍等.氧化鋅避雷器應(yīng)用研究[J].高壓電器，2008，44（2）.

[2]司增彥.一起llOkV金屬氧化物避雷器（MOA）事故的原因分析及對策[J].高壓電器，2005，5（41）.

[3]楊殿成.金屬氧化物避雷器帶電測試干擾分析[J].高壓電器，2009，45（5）.