帶電檢測(cè)技術(shù)在氧化鋅避雷器中的應(yīng)用

王琳媛+白迪

摘 要：主要介紹了氧化鋅避雷器帶電檢測(cè)的三種方法，包括泄露電流帶電檢測(cè)、紅外線(xiàn)檢測(cè)、局部放電檢測(cè)，并對(duì)其工作原理進(jìn)行了分析，通過(guò)對(duì)上述方法測(cè)試的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得到其故障類(lèi)型，及時(shí)排除隱患。為電網(wǎng)中氧化鋅避雷器的在線(xiàn)檢測(cè)提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：氧化鋅避雷器；帶電檢測(cè)；絕緣

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.13.238

1 引言

高壓電氣設(shè)備的安全運(yùn)行是電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的先決條件，當(dāng)發(fā)生高壓電氣設(shè)備事故時(shí)，不僅會(huì)對(duì)設(shè)備本身造成損害，還會(huì)造成局部停電，并且會(huì)對(duì)電網(wǎng)形成的波動(dòng)、振蕩，影響供電質(zhì)量，甚至還會(huì)引起電網(wǎng)的故障。近年來(lái)由于電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展及水平的增強(qiáng)，電力系統(tǒng)高壓電氣設(shè)備的檢測(cè)方法也在不斷的改進(jìn)，未來(lái)電力系統(tǒng)的展一定會(huì)朝著狀態(tài)監(jiān)測(cè)、狀態(tài)評(píng)估及狀態(tài)檢修的方向發(fā)展。金屬氧化物避雷器（MOA）就是一種重要的過(guò)電壓保護(hù)電器，用以限制雷電過(guò)電壓和操作引起的內(nèi)部過(guò)電壓的一種電氣設(shè)備。當(dāng)金屬氧化物避雷器發(fā)生電壓過(guò)大時(shí)，氧化鋅閥片也會(huì)在過(guò)電壓的情況下發(fā)生退化。其主要原因是當(dāng)系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，電阻電流的諧波分量明顯增加，而電阻電流的基波分量相對(duì)較小，電阻電流諧波的測(cè)量可以用來(lái)準(zhǔn)確地判斷氧化鋅避雷器性能下降的原因。為減少M(fèi)OA運(yùn)行故障，有必要對(duì)MOA進(jìn)行在線(xiàn)檢測(cè)。

2 氧化鋅避雷器帶電檢測(cè)方法

目前流行的電容性設(shè)備帶電檢測(cè)基本方法主要有泄露電流帶電檢測(cè)、紅外線(xiàn)檢測(cè)、局部放電檢測(cè)方法三種。

2.1 泄露電流帶電檢測(cè)

泄露電流檢測(cè)是電容性設(shè)備帶電檢測(cè)的主要方法，采用穿心式電流互感器獲取電容性設(shè)備的末屏電流及避雷器接地電流，通過(guò)數(shù)值分析及故障診斷算法得出設(shè)備的全電流、tgδ、電容量、阻性電流、容性電流等特征信息，進(jìn)而分析電容性設(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，是當(dāng)前最可靠的避雷器的檢測(cè)。

2.2 紅外線(xiàn)檢測(cè)

近年來(lái)，隨著紅外線(xiàn)測(cè)試技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，利用氧化鋅避雷器的紅外線(xiàn)熱像，可以利用遠(yuǎn)紅外測(cè)溫技術(shù)，對(duì)MOA進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，通過(guò)對(duì)氧化鋅避雷器上下節(jié)及相間溫差的比較，來(lái)分析氧化鋅避雷器的運(yùn)行情況。依據(jù)《帶電設(shè)備紅外診斷技術(shù)應(yīng)用導(dǎo)冊(cè)》章程110kV的避雷器可以容許溫度升高1～1.5℃，超出時(shí)應(yīng)該選用其他的方法確定缺陷性質(zhì)及處理意見(jiàn)。

2.3 局部放電檢測(cè)方法

局部放電檢測(cè)是在絕緣介質(zhì)中的電氣放電，放電僅限于介質(zhì)的各個(gè)部分，然而，在電力設(shè)備絕緣的薄弱環(huán)節(jié)的局部放電是一個(gè)在高壓絕緣中常見(jiàn)的問(wèn)題。局部放電一般不會(huì)造成設(shè)備的絕緣擊穿，但可能會(huì)對(duì)電介質(zhì)造成損壞。如果局部放電的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，在一定條件下會(huì)就會(huì)發(fā)生絕緣損壞甚至擊穿。所以對(duì)容性設(shè)備進(jìn)行局部放電檢測(cè)時(shí)，不僅可以掌握設(shè)備絕緣狀態(tài)，還可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)很多與設(shè)備建造、安置相關(guān)的問(wèn)題，從而確定絕緣缺陷原因及其嚴(yán)重程度。

3 氧化鋅避雷器帶電檢測(cè)工作原理

對(duì)于金屬氧化物避雷器的在線(xiàn)檢測(cè)采用泄漏電流三次諧波補(bǔ)償法， 是目前對(duì)于線(xiàn)檢測(cè)避雷器最可靠的方法，適合于電網(wǎng)中重要避雷器的檢測(cè)。

正常運(yùn)行過(guò)程中，氧化鋅避雷器工作在小電流區(qū)，泄漏電流是一個(gè)水平，基本上是容性元件，接近絕緣狀態(tài)，當(dāng)電壓過(guò)高時(shí)，MOA工作在中電流領(lǐng)域，絕緣電阻很小，容易釋放能量，釋放能量后回到原來(lái)的高電阻狀態(tài)。整個(gè)工作過(guò)程只包括限壓和恢復(fù)兩個(gè)階段。

在小電流區(qū)域，是預(yù)擊穿區(qū)域，MOA基本是絕緣情況，只允許小量泄漏電流通過(guò)過(guò)。在一個(gè)低電位，電子發(fā)射的熱穿過(guò)勢(shì)壘已降低由電場(chǎng)形成泄漏電流。氧化鋅晶粒間的晶界層是產(chǎn)生壓敏特征的根源。當(dāng)施加的電壓很低，低于拐點(diǎn)電壓時(shí)，會(huì)工作在低電場(chǎng)區(qū)域，此時(shí)MOA的電阻值為高電阻值，該區(qū)域的電壓與電流的幾乎為線(xiàn)性關(guān)系，此時(shí)的泄漏電流幾乎為零。

中電流區(qū)，則為擊穿區(qū)域，當(dāng)施加的電壓增多時(shí)，MOA泄漏電流中的阻性電流和容性電流分量也會(huì)隨之上升，，電壓則基本穩(wěn)定在一定的水平上，在當(dāng)前區(qū)域，受到?jīng)_擊波在場(chǎng)強(qiáng)下的電阻，產(chǎn)生隧道效應(yīng)，勢(shì)壘被打破，它是通過(guò)電流中的非線(xiàn)性關(guān)系的顯著增加高電流區(qū)，其電流密度變化在 10-6～ 102A/cm2而電場(chǎng)強(qiáng)度僅上升到原來(lái)的2倍。

在運(yùn)行電壓下，流過(guò)避雷器的泄漏電流主要有外部電流和內(nèi)部電流，外部電流主要是由于污穢所引起的，為阻性電流；如果分析污穢狀態(tài)，則MOA的泄漏電流的情況比較復(fù)雜，其中MOA的阻性電流ir可用下式計(jì)算：

阻性電流似乎并沒(méi)有受到耦合電容的影響，但實(shí)際上各節(jié)點(diǎn)處的電壓值都與耦合電容有關(guān)。氧化鋅避雷器的泄漏電流是合成電流，主要包括流過(guò)阻性元件的阻性泄漏電流和容性泄漏電流。

4 結(jié)論

本文主要分析了氧化鋅避雷器帶電檢測(cè)的方法，主要為泄漏電流法、補(bǔ)償法和諧波分析法。由于避雷器泄漏電流的非線(xiàn)性特性，以及系統(tǒng)電壓的溫度和諧波分量的影響，避雷器的電壓諧波影響測(cè)量結(jié)果，而阻性泄漏電流本身也含有非常豐富的高次諧波。非線(xiàn)性特性和高次諧波的不確定性，使得精確測(cè)量非常困難。因此，今后檢測(cè)方法的研究是對(duì)高次諧波的影響。

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