利用紅外測溫技術(shù)監(jiān)測避雷器絕緣狀況

鄭 濤，李 犇（廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司南寧供電局，廣西南寧530031）

利用紅外測溫技術(shù)監(jiān)測避雷器絕緣狀況

鄭 濤，李 犇（廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司南寧供電局，廣西南寧530031）

常用避雷器試驗方法比較單一，主要分為帶電測試及停電測試，帶電測試主要監(jiān)測運行電壓下避雷器的全電流、阻性電流以及電壓與電流之間的角度。停電測試主要測試避雷器直流參考電壓和75%參考電壓下的直流泄漏電流。帶電測試按照規(guī)程每年進行一次，停電測試每三年進行一次，缺點顯而易見，周期比較長，不利于避雷器缺陷的及時發(fā)現(xiàn)，本文所探討的內(nèi)容是如何利用紅外測溫結(jié)合避雷器帶電測試和預(yù)防性試驗進行避雷器絕緣狀況的監(jiān)測。

避雷器；紅外測溫；阻性電流；直流參考電壓；75%參考電壓下的直流泄漏電流；監(jiān)測

1 引言

避雷器是電力系統(tǒng)中的重要電力設(shè)備之一。它的作用是當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)危及設(shè)備（如發(fā)電機、變壓器、互感器、斷路器）的各種類型過電壓時，避雷器就放電，將過電壓限制在一定的數(shù)值以內(nèi)，保護電力設(shè)備。當(dāng)過電壓消失后，避雷器能迅速可靠地滅弧，自動將工頻續(xù)流截斷，恢復(fù)到電網(wǎng)的正常運行狀態(tài)。按放電類型分類分為保護間隙、排氣式避雷器、閥型避雷器、氧化鋅避雷器，變電站常用避雷器多為氧化鋅避雷器，避雷器出現(xiàn)絕緣故障后，可能會引起系統(tǒng)單相接地等嚴重威脅電力系統(tǒng)的安全問題。

2 原理

（1）氧化鋅避雷器結(jié)構(gòu)原理

氧化鋅避雷器（圖1）由一個或并聯(lián)的兩個非線性電阻片疊合圓柱構(gòu)成。它根據(jù)電壓等級由多節(jié)組成，35～110kV氧化鋅是單節(jié)的，220kV氧化鋅是兩節(jié)的，500kV氧化鋅是三節(jié)的，而750kV氧化鋅則是四節(jié)的。內(nèi)部主要是由閥片組成，閥片由微小氧化鋅晶粒為主要材料，加入一些金屬氧化粉，經(jīng)過加工成氧化鋅電阻片。閥片具有非線性，正常工作電壓下，只有微安級電阻性電流流過，避雷器的電阻非常大，泄漏電流非常??；在過電壓時避雷器的電阻非常小，大電流泄得越快越好；殘壓低，動作快，安全可靠。

圖1 復(fù)合外套ZnO避雷器整體結(jié)構(gòu)示意圖

（2）紅外測溫原理

紅外線指的是波長為0.76～1000μm范圍的電磁波。一切溫度高于絕對零度的物體，時時刻刻都在不停地輻射紅外線，紅外輻射的本質(zhì)是熱輻射。所謂熱輻射就是從一個輻射熱源沒有經(jīng)過任何媒介物又無實際接觸，就能把熱傳遞給另外一個物體的傳熱現(xiàn)象。

由光學(xué)系統(tǒng)收集目標(biāo)的紅外輻射，將紅外輻射能量投射到紅外探測器的光敏單元上，探測器將其轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)放大處理，轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)視頻信號，通過電視或監(jiān)控器，就可以看到紅外圖像。

（3）避雷器帶電測試原理

在運行電壓下，避雷器的總泄漏電流包含阻性電流（有功分量）和容性電流（無功分量）（圖2）。在正常運行情況下，流過避雷器的主要為容性電流，阻性電流只占很小一部分，約為10～20%。當(dāng)閥片老化、避雷器受潮、內(nèi)部絕緣部件受損以及表面嚴重污穢時，容性電流變化不多，而阻性電流大大增加，所以測量交流泄漏電流及其有功分量和無功分量是現(xiàn)場監(jiān)測避雷器的主要方法。

圖2 避雷器帶電測試原理圖

（4）避雷器直流泄漏試驗原理

停電測試主要測試避雷器直流1mA下參考電壓和75%參考電壓下的直流泄漏電流。U1mA主要檢查閥片是否受潮，確定其動作特性和保護特性是否符合要求，以直流電壓和電流方式來表明閥片的伏安特性曲線飽和點的位置。I75%U1mA一般比最大工作相電壓（峰值）要高一些，在此電壓下主要是檢測長期允許工作電流是否符合規(guī)定，因為這一電流與MOA的壽命有直接關(guān)系，一般在同一溫度下泄漏電流與壽命成反比，通過監(jiān)測泄漏電流大小以判斷避雷器絕緣狀況。

3 案例分析

2015年12月07日南寧供電局試驗人員對某220kV變電站進行巡視，發(fā)現(xiàn)220kV#2母線避雷器A、C相避雷器整體發(fā)熱。

3.1 紅外測溫

3.1.1 紅外橫向?qū)Ρ葓D

A、C相避雷器整體發(fā)熱，相對B相比較溫差在2℃以上，最高溫差2.8℃（圖3）。

分析結(jié)果：A、B、C三相避雷器最高溫度差異較大，溫差達到2.8K；A、C相上下節(jié)發(fā)熱，熱點較為均勻，整體發(fā)熱，考慮存在異常。

3.1.2 紅外單相對比圖

為了更準(zhǔn)確的判斷避雷器發(fā)熱的具體位置，我們對A、C兩相進行了進一步分析（圖4～5）。

圖3 紅外測溫橫向?qū)Ρ葓D

圖4 A相上下節(jié)分析紅外圖像

圖5 C相上下節(jié)分析紅外圖像

分析結(jié)果：A、C相上下節(jié)R01、R02區(qū)域發(fā)熱，上下溫差在不同時刻所對應(yīng)的不同溫差中均有接近甚至超過1℃的情況；判斷A、C相上節(jié)發(fā)熱引起呈整體發(fā)熱。

3.2 避雷器帶電測試數(shù)據(jù)

試驗人員發(fā)現(xiàn)紅外測溫數(shù)據(jù)異常后，采用避雷器帶電測試方法對避雷器進行全電流及阻性電流測試，試驗數(shù)據(jù)如表1。

表1 避雷器帶電測試數(shù)據(jù)

3.3 避雷器直流泄漏試驗數(shù)據(jù)

由于試驗數(shù)據(jù)超過規(guī)程要求值，經(jīng)過與調(diào)度協(xié)商，建議馬上停電進行相關(guān)停電試驗，監(jiān)測避雷器絕緣狀況。試驗人員對避雷器進行直流1mA下參考電壓和75%參考電壓下的直流泄漏電流，試驗數(shù)據(jù)如表2。

分析表2～3中數(shù)據(jù)可知：近三年全電流、阻性電流和基波阻性電流都在微量增加，但是變化率都小于25%，遠小于規(guī)程停電進行試驗或更換的要求；雖然A、C兩相全電流及阻性電流都比B相要大，由于該組避雷器安裝在220kV母線下方，受到電場干擾較大，所以阻性電流偏差僅做參考；在沒有出廠報告參考的情況下，是無法判斷避雷器運行為正常。結(jié)合這次紅外測溫的數(shù)據(jù)，對220kV××站220kV#2母線避雷器停電進行直流泄漏電流試驗，初步認為U1mA是不存在異?，F(xiàn)象的，I75%U1mA滿足 《Q/CSG114002-2011電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》的要求，但是由于A相上下節(jié)、C相下節(jié)與B相比較存在較大的差異，特別在整體試驗時更加明顯，可以認定A、C兩相氧化鋅閥片老化程度相對B相而言要嚴重些，不能夠繼續(xù)長期運行。

表2 避雷器直流泄漏試驗數(shù)據(jù)

4 結(jié)語

按照常用試驗方法對避雷器進行預(yù)防性試驗，試驗周期較長，對于避雷器進行實時監(jiān)測。由于氧化鋅避雷器閥片老化是一個長久過程，對于泄漏電流以及阻性電流變化不明顯，試驗數(shù)據(jù)往往都合乎試驗規(guī)程要求，造成避雷器故障發(fā)現(xiàn)的延誤。經(jīng)過結(jié)合每周一次的紅外測溫試驗，對于避雷器閥片發(fā)熱現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)比較及時，結(jié)合常規(guī)試驗手段，可以及時發(fā)現(xiàn)避雷器閥片老化、受潮及發(fā)熱等現(xiàn)象，確保電網(wǎng)安全的萬無一失。

[1]張 紅.高電壓技術(shù)（第二版）.中國電力出版社，2009.

[2]中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).《電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》（DL/ T59621996）[S].1996.

[3]王秉鈞.金屬氧化物避雷器.中國經(jīng)濟出版社，1993.

[4]熊泰昌.電力避雷器.水利水電出版社，2001.

[5]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).《電氣設(shè)備安裝工程電氣設(shè)備交接試驗標(biāo)準(zhǔn)》（GB5015022006）[S].2006.

[6]南寧供電局企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)紅外測溫現(xiàn)場檢測及故障診斷導(dǎo)則.

TM862

A

2095-2066（2016）05-0047-02

2016-2-1

鄭 濤（1983-），男，工程師，本科，主要從事變電檢修類電氣試驗工作。

李 犇（1985-），男，工程師，本科，主要從事電力高壓試驗工作。