帶電檢測技術(shù)在金屬氧化物避雷器運(yùn)行監(jiān)測方面的應(yīng)用

付可弘++張曉娜++王家勛++伏忠旺++高勇

摘要：介紹帶電檢測金屬氧化物避雷器泄漏電流中阻性電流的方法，以某500 kV變電站的避雷器為例，探討帶電檢測技術(shù)在金屬氧化物避雷器運(yùn)行監(jiān)測方面的應(yīng)用，為及時(shí)準(zhǔn)確地掌握避雷器運(yùn)行狀態(tài)提供參考。

關(guān)鍵詞：避雷器；帶電檢測；阻性電流；受潮

中圖分類號(hào)：TP27 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1161（2017）05-0029-03

金屬氧化物避雷器具有伏安特性好、通流容量大、響應(yīng)速度快、殘壓低等特點(diǎn)，在電力系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。金屬氧化物避雷器通常由多個(gè)氧化鋅閥片（電阻片）串聯(lián)而成，根據(jù)通流容量要求也可選擇多柱并聯(lián)，其等效電路為一個(gè)不變電容與一個(gè)可變電阻的并聯(lián)電路。正常運(yùn)行電壓下，通過避雷器的電流很小，只有幾十至數(shù)百微安，稱作泄漏電流。泄漏電流可分為3個(gè)部分：通過氧化鋅閥片（電阻片）的電流、通過固定電阻片絕緣材料的電流及通過避雷器外絕緣的電流。

金屬氧化物避雷器的泄漏電流包含阻性電流和容性電流。正常運(yùn)行時(shí)主要是容性電流，阻性電流只占很小一部分，但當(dāng)避雷器內(nèi)部受潮絕緣不良時(shí)，泄漏電流中的阻性電流增大，使電阻片功率損耗增加、溫度升高、老化加速。避雷器運(yùn)行狀態(tài)的改變將使其在過電壓下不能保護(hù)電力設(shè)備，甚至由于絕緣不良直接造成單相接地故障。因此，采用帶電檢測方法測量避雷器泄漏電流中的阻性電流，可及時(shí)準(zhǔn)確掌握避雷器運(yùn)行狀態(tài)，保障設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 阻性電流的帶電檢測方法

測量運(yùn)行電壓下避雷器泄漏電流中阻性電流的基本原理，是取被測避雷器的總泄漏電流，再取一個(gè)與被測避雷器相電壓同相位的電壓，將總泄漏電流和電壓接入測量儀器后，總泄漏電流IX 的基波矢量IX1在電壓基波矢量U1上的投影，即為阻性電流IR1。測量避雷器阻性電流的矢量關(guān)系見圖1，計(jì)算公式如下：

IR1=√2×IX1×cos（φ+φ0） （1）

式中：φ為阻性電流角；φ0為電壓校正角。

因?yàn)闇y量儀器的電流回路阻抗很小，所以用2根電流測量線分別連接避雷器放電計(jì)數(shù)器兩端，可獲得總泄漏電流IX；再用2根電壓測量線從電壓互感器二次繞組取得電壓信號(hào)。測量避雷器阻性電流的試驗(yàn)接線見圖2。

現(xiàn)場需要測量B相避雷器的阻性電流，用測量儀器取B相避雷器的總泄漏電流IX，再取B相電壓互感器二次繞組相電壓U，儀器顯示電壓基波值U1和總泄漏電流基波值IX1，將電壓校正角φ0設(shè)為0后，儀器將按公式（1）計(jì)算阻性電流IR1，并將阻性電流IR1、阻性電流角φ、電壓校正角φ0等測量結(jié)果打印出來。同理，測量A相和C相避雷器的阻性電流時(shí)，取A相或C相避雷器的總泄漏電流，仍然取B相電壓互感器二次繞組相電壓，此時(shí)只需將電壓校正角φ0設(shè)為+120°，即可得出A相電壓值；將電壓校正角φ0設(shè)為-120°，即可得出C相電壓值，從而得出阻性電流的測量結(jié)果。

2 避雷器帶電檢測實(shí)例

某日12時(shí)，電氣試驗(yàn)人員對(duì)一座500 kV變電站的避雷器進(jìn)行阻性電流帶電檢測，發(fā)現(xiàn)3號(hào)主變66 kV匯流母線A相避雷器的阻性電流明顯比其他兩相大。當(dāng)日18時(shí)對(duì)該臺(tái)避雷器進(jìn)行復(fù)測，發(fā)現(xiàn)較12時(shí)測量數(shù)據(jù)明顯劣化，說明該臺(tái)避雷器內(nèi)部存在異常，且異常情況發(fā)展較快?，F(xiàn)場帶電檢測數(shù)據(jù)和對(duì)比情況見表1。

將該組避雷器返廠檢查，電性能測試數(shù)據(jù)與現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)基本一致，均為A相避雷器參數(shù)與出廠值差異大，初步懷疑內(nèi)部因受潮而絕緣不良。

將A相避雷器的上、下法蘭拆卸后，利用機(jī)器取出芯組，用手電筒目測復(fù)合絕緣外套內(nèi)的環(huán)氧樹脂桶內(nèi)壁，未發(fā)現(xiàn)明顯裂紋。避雷器復(fù)合絕緣外套和芯組的電性能如表2所示。

從表2測量數(shù)據(jù)可以看出，A相避雷器外套電性能正常，芯組電性能異常，芯組的直流1 mA參考電壓明顯降低，直流泄漏電流明顯增大。將避雷器芯組放入烘干箱中，在120 ℃下烘干4 h，在烘箱溫度冷卻至45 ℃和室溫時(shí)測量芯組電性能，結(jié)果如表3所示。

通過表3測量數(shù)據(jù)可以得出：1） 避雷器芯組的泄漏電流在烘干后有減小趨勢，減小與烘干試驗(yàn)有關(guān)；2） 烘干使芯組內(nèi)部潮氣析出，泄漏電流減小，說明避雷器芯組受潮。

3 結(jié)論

設(shè)備生產(chǎn)廠家生產(chǎn)避雷器時(shí)應(yīng)嚴(yán)把工藝關(guān)。該型避雷器采用復(fù)合外套真空灌封結(jié)構(gòu)，內(nèi)部灌封材料為雙組份有機(jī)硅凝膠，灌封前需對(duì)雙組份硅凝膠進(jìn)行攪拌處理，此后抽真空清除攪拌時(shí)產(chǎn)生的氣泡（水汽），但廠家在抽真空工序上未按工藝標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，存在抽真空時(shí)間過短的情況，導(dǎo)致避雷器內(nèi)部灌封的硅凝膠留存大量氣泡（水汽）。雖然出廠試驗(yàn)時(shí)避雷器電性能數(shù)據(jù)正常，但現(xiàn)場運(yùn)行一段時(shí)間后，硅凝膠內(nèi)部的水汽析出，吸附在芯組表面造成內(nèi)部受潮絕緣不良，導(dǎo)致泄漏電流中的阻性電流增大。

針對(duì)新投運(yùn)的66 kV及以上避雷器，設(shè)備運(yùn)維管理單位應(yīng)在投運(yùn)后1個(gè)月內(nèi)完成首次帶電檢測，并將測量結(jié)果留做原始數(shù)據(jù)。在原有的帶電檢測周期基礎(chǔ)上應(yīng)多檢測1次，且每年雷雨季前、后各進(jìn)行1次避雷器阻性電流測量，以便準(zhǔn)確掌握避雷器運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)內(nèi)部受潮缺陷。（下轉(zhuǎn)第33頁）