一起帶電測試發(fā)現(xiàn)避雷器底座缺陷的案例分析

黃 樂 張林海

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司梅州供電局，廣東 梅州 514000）

一起帶電測試發(fā)現(xiàn)避雷器底座缺陷的案例分析

黃 樂 張林海

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司梅州供電局，廣東 梅州 514000）

本文研究了在避雷器帶電測試中的一例線路避雷器阻性電流明顯減少的案例，經(jīng)過結(jié)合停電進(jìn)行試驗，找到造成該現(xiàn)象的原因，并首次就避雷器帶電測試中阻性電流減少提出看法。避雷器在本體損壞的情況下，如果底座絕緣子發(fā)生損壞，泄露電流增大，而避雷器帶電測試數(shù)值仍符合預(yù)防性試驗規(guī)程，就會造成試驗結(jié)果誤判。建議進(jìn)行底座絕緣試驗與避雷器本體試驗。

金屬氧化鋅避雷器；帶電測試；阻性電流峰值

避雷器是保證電力系統(tǒng)安全運行的重要保護(hù)設(shè)備之一，主要用于限制由線路傳來的雷電過電壓或操作引起的內(nèi)部過電壓。在避雷器內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，氧化鋅電阻片因劣化或受潮或受到破壞等因素，將會導(dǎo)致其有功損耗的明顯增加[1-2]。目前最有效的檢測避雷器是否劣化的方法是測量其阻性電流的變化。

1 避雷器劣化電氣特征和帶電測試方法原理

金屬氧化物避雷器在運行中的劣化，主要是指電氣特性和物理狀態(tài)發(fā)生變化。這些變化使其非線性系數(shù)改變，伏安特性漂移，從而可能造成熱穩(wěn)定性破壞等。一般情況下這些變化都可以從避雷器的如下幾種電氣參數(shù)的變化上反映出來[3]：

1）在運行電壓下，泄漏電流阻性分量峰值的絕對值增大。

2）在運行電壓下，泄漏電流諧波分量明顯增大。

3）運行電壓下的有功損耗絕對值增大。

4）運行電壓下的總泄漏電流的絕對值增大，但不一定明顯。

目前，較多廠家對避雷器帶電測試的主要測量值有阻性電流峰值、有功損耗及泄漏電流等，其儀器所用的方法原理主要有容性電流補償法、阻性電流基波法、三次諧波法等。

容性電流補償法主要是利用阻性電流和容性電流的正交性原理。

阻性電流基波法能計算出電壓和電流基波分量的幅值和相位，但這種方法容易受到電壓諧波的影響使阻性電流峰值產(chǎn)生變化[4]。對變電站內(nèi)一字排開的避雷器，測量兩邊相時會有一定的誤差[5]。其主要原理是在測量電流的同時，檢測系統(tǒng)的電壓，利用電壓信號消除總電流中的容性分量[6-7]。但筆者認(rèn)為一字形排開的避雷器不單兩邊相會受影響，其三相都會受到影響。

三次電流諧波法根據(jù)阻性電流與阻性電流三次諧波之間存在的比例關(guān)系，通過測量阻性電流三次諧波分量然后通過與比例系數(shù)的關(guān)系就可以得到其阻性電流的峰值[8-9]。需要注意的是，不同廠家生產(chǎn)的避雷器的函數(shù)關(guān)系是不一樣的，所以該方法也較少用。

2 現(xiàn)場試驗及數(shù)據(jù)分析

2017年3月16日在220kV豐順站110kV間隔進(jìn)行雷雨前例行金屬氧化鋅避雷器帶電測試工作，測試發(fā)現(xiàn)110kV豐竹乙線間隔C相阻性電流峰值異常，對比 2016年測試數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)豐竹乙線間隔 C相的阻性電流和有功損耗卻明顯減少。數(shù)據(jù)分別見表1和表2。

表1 2016年避雷器帶電測試數(shù)據(jù)

表2 2017年避雷器帶電測試數(shù)據(jù)

表3 豐竹乙線C相避雷器銘牌值

從兩組數(shù)據(jù)對比來看，A、B相避雷器的第二次的測量數(shù)據(jù)阻性電流分量和有功都稍微減少。A相的阻性電流分量和有功都較 B、C兩相的大，那是因為儀器受周圍感應(yīng)電場的影響而儀器內(nèi)部算法無法做到正確處理造成的。A相避雷器在停電后的試驗中，測量數(shù)據(jù)正常。而C相避雷器的阻性電流和有功損耗卻明顯減少。因為受到溫濕度的影響和正常運行電壓的不同，數(shù)據(jù)在可接受的范圍內(nèi)變化是可以理解的。而C相避雷器的數(shù)據(jù)變化很大，明顯小于上次的試驗數(shù)據(jù)。

4月18日，恰逢110kV豐竹乙線間隔停電預(yù)試。試驗班組為查明該C相阻性電流峰值變化的原因，對該氧化鋅避雷器進(jìn)行了直流泄漏試驗。

進(jìn)行直流1mA電壓U1mA及0.75U1mA下泄漏電流測量，試驗結(jié)果見表4。

表4 豐竹乙線C相避雷器直流泄漏試驗數(shù)據(jù)

對直流泄漏試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析：

1）U1mA符合GB 11032規(guī)定值。

2）U1mA實測值與初始值或制造廠規(guī)定值比較，變化小于±5%。

3）0.75U1mA下的泄漏電流也小于50μA。

從上述數(shù)據(jù)分析來看，C相避雷器本體試驗合格。

用絕緣搖表對底座進(jìn)行絕緣電阻測試，測試結(jié)果見表5。

表5 豐竹乙線C相避雷器絕緣試驗結(jié)果

從表5可以看出，避雷器本體符合相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，而避雷器底座絕緣低于5MΩ，不合格。

對該原因分析：對避雷器帶電測試原理進(jìn)行分析，其等效原理圖如圖1所示。

圖1 避雷器帶電測試等效原理圖

如圖1所示，并結(jié)合帶電測試的阻抗角分析，其分流并沒有造成角度變化，即底座絕緣完全可以用電阻代替。當(dāng)?shù)鬃^緣良好時，R底座＞＞R計數(shù)表＞＞R儀器與接觸，即I底座＜＜I計數(shù)表＜＜I儀器與接觸，其底座與計數(shù)表的分流可以忽略不計。而當(dāng)?shù)鬃^緣不好時，底座絕緣已遠(yuǎn)遠(yuǎn)降低，則流入底座的電流已增大，流入測試儀器的電流明顯降低，造成試驗數(shù)據(jù)錯誤。

在現(xiàn)場，工作人員發(fā)現(xiàn)，避雷器底座中的兩個絕緣子外觀有較大的污漬。

對底座絕緣子外部進(jìn)行擦拭后再次進(jìn)行絕緣試驗，測得絕緣電阻值為2MΩ，仍然不合格。隨后進(jìn)行進(jìn)一步的檢查，發(fā)現(xiàn)其中一個絕緣子內(nèi)部已經(jīng)有一條很深的裂紋，且裂紋中也有泥污等。更換后，絕緣測試為65MΩ，符合相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3 結(jié)論

為保證避雷器在電力系統(tǒng)中安全穩(wěn)定運行，必須加強避雷器帶電測試的研究與現(xiàn)場應(yīng)用。

在本次試驗中，儀器上有功損耗的和阻性電流峰值都有所減小，阻抗角不變，此時就只是底座絕緣不符合試驗標(biāo)準(zhǔn)。如果避雷器本體在損壞的情況下，由于底座絕緣子損壞的原因造成避雷器帶電測試數(shù)值符合預(yù)防性試驗規(guī)程，就會造成試驗結(jié)果誤判，而繼續(xù)使用該設(shè)備將造成人身與設(shè)備的安全隱患。在此次試驗中，結(jié)合帶電測試的阻抗角分析，其分流并沒有造成阻抗角度的變化，即底座絕緣完全可以用電阻等效代替。在避雷器本體劣化的情況下，必將伴隨阻抗角明顯減小和阻性電流峰值的增大。而恰巧此時底座絕緣不良，受分流的影響，阻性電流在測試儀上并沒有體現(xiàn)出增大的情況。底座絕緣電阻和測試儀器內(nèi)阻都只是呈電阻性，其底座絕緣電阻引起的分流并不會造成阻抗角度的變化，可以從阻抗角上去進(jìn)行判斷避雷器是否劣化。在阻性電流峰值明顯減小的情況下或在有功損耗角和阻性電流峰值同時減少的情況下，建議進(jìn)行底座絕緣試驗與避雷器本體試驗，以避免繼續(xù)使用該避雷器而造成安全隱患。

[1] 趙勇軍, 任妮. 金屬氧化物避雷器底座絕緣電阻試驗判斷標(biāo)準(zhǔn)探討[J]. 電工技術(shù), 2014(4)： 1-2.

[2] 胡偉濤, 劉海鋒. 組合檢測技術(shù)在避雷器狀態(tài)檢修中的應(yīng)用[J]. 電工技術(shù), 2013(6)： 18-19.

[3] 徐玉華. 電氣試驗[M]. 2版. 北京： 中國電力出版社,2009.

[4] 王植. 基于實際相角法的避雷器現(xiàn)場帶電測試應(yīng)用[J]. 電氣技術(shù), 2016, 17(3)： 108-110.

[5] 嚴(yán)玉婷, 黃煒昭. 避雷器帶電測試的原理及儀器比較和現(xiàn)場事故缺陷分析[J]. 電瓷避雷器, 2011(2)：57-62.

[6] 王國中, 張建敏. 220kV氧化物避雷器不拆高壓引線試驗的嘗試[J]. 電氣技術(shù), 2013, 14(4)： 69-71.

[7] 韓社教, 戴棟, 馬西奎. 應(yīng)用有限元法計算氧化鋅避雷器電位分布[J]. 中國電機工程學(xué)報, 2001,21(12)： 105-108, 114.

[8] 段大鵬, 江秀臣, 孫才新. 基于正交分解的MOA泄漏電流有功分量提取算法[J]. 電工技術(shù)學(xué)報, 2008,23(8)： 56-61.

[9] 袁海燕, 吳劍強. 一種改進(jìn)的避雷器沖擊電流試驗回路參數(shù)設(shè)計方法[J]. 電工技術(shù)學(xué)報, 2011, 26(11)：210-216.

The Case Analysis of an Arrester On-line Measurement with base Defect

Huang Le Zhang Linhai
(Meizhou Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co., Ltd, Meizhou, Guangdong 514000)

In this paper, a significant reduction of the resistive current is found in a lightning conductor on-line measurement. The season was found after analysis and test. On this basis, a measure is suggested for the first time under this condition. When defect occur on the arrester, if the base also has defect, the leak current will increase, and the measured current will remain meet the criterion. This means the experimental results are invalid. And extra experiment on the base and the body of the arrester is suggested.

metal zinc-oxide arrester; on-line measurement; peak resistive current

黃 樂（1986-），男，廣東梅州人，工學(xué)碩士，工程師，從事高電壓試驗技術(shù)、電能質(zhì)量檢測工作。