基于不同檢測手段避雷器缺陷的電氣特征

張雄清 林 毅 張明山 孫曉娜

（舟山供電公司，浙江 舟山 316000）

在電力系統(tǒng)中，避雷器與電氣設(shè)備并聯(lián)接線，是一種過電壓保護(hù)設(shè)備。由于雷電引起的雷電過電壓或開關(guān)操作引起的操作過電壓時，避雷器立即動作并放電，限制被保護(hù)設(shè)備上的過電壓幅值，使電氣設(shè)備的絕緣免受損傷或擊穿[1]。ZnO避雷器因其性能良好，已廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中。由于避雷器長期在高電壓及戶外的環(huán)境中運行，避雷器的性能會隨著運行年限增加而下降。避雷器閥片老化、內(nèi)部絕緣部分受損、密封不良導(dǎo)致內(nèi)部受潮或者表面嚴(yán)重污穢，都會造成避雷器絕緣性能下降，甚至損壞[2-11]。利用紅外熱像檢測和運行中持續(xù)電流（阻性電流）檢測手段能在帶電情況下判斷避雷器性能優(yōu)劣，而停電例行試驗可以確診故障性質(zhì)。通過避雷器帶電檢測和周期的停電例行試驗可以有效防止避雷器故障發(fā)生。

1 紅外熱像檢測

避雷器在正常運行狀態(tài)下，泄漏電流都很小，其熱像圖譜特征為整體輕微發(fā)熱，較熱點一般在靠近上部且不均勻，多節(jié)組合從上到下各節(jié)溫度遞減。若發(fā)現(xiàn)避雷器整體發(fā)熱或局部發(fā)熱為異常，可能是內(nèi)部閥片受潮或老化引起。由于避雷器的發(fā)熱不明顯，一般采取橫向比較法進(jìn)行判斷，當(dāng)發(fā)現(xiàn)與相鄰相有0.5K到1K溫差時，可判斷避雷器存在異常。避雷器的發(fā)熱屬于電壓致熱，該類型缺陷一般定為嚴(yán)重及以上缺陷，須盡快處理。

2 運行中持續(xù)電流（阻性電流）檢測原理及判據(jù)

ZnO避雷器在系統(tǒng)電壓作用下，總的泄漏電流由閥片泄漏電流和表面泄漏電流兩個部分組成，閥片泄漏電流占主要成分，因此認(rèn)為通過閥片的電流就是避雷器的總泄漏電流。ZnO避雷器的閥片相當(dāng)于一個非線性電阻和電容組成的并聯(lián)電路，在正常持續(xù)運行電壓下，避雷器的全電流（持續(xù)電流）由容性電流和阻性電流兩部分共同組成，其中容性電流占全電流的大部分，阻性電流只占全電流的一小部分，約為10%～20%左右。

檢測儀輸入 PT二次電壓作為參考信號，同時輸入避雷器的泄漏電流信號，經(jīng)過傅里葉變換可以得到電壓基波U1、全電流Ix、阻性電流峰值Irp，阻性電流基波峰值Ir1p和電流電壓角Φ 的關(guān)系。

正常情況下，通過與歷史數(shù)據(jù)及同組相間測量結(jié)果相比較，試驗數(shù)據(jù)彼此應(yīng)無顯著差異。當(dāng)出現(xiàn)明顯差異時，可通過以下幾個方法進(jìn)行判斷：

1）阻性電流基波成分增長較大，諧波的含量增長不明顯時，一般表現(xiàn)為污穢嚴(yán)重和受潮。

2）阻性電流諧波含量增長較大，基波成分增長不明顯時，一般表現(xiàn)為老化。

3）避雷器性能也可以從電流電壓角Φ 來判斷，該方法比較直接有效。

3 直流參考電壓（U1mA）及在0.75U1mA泄漏電流檢測

在停電的情況下，給避雷器兩端施加直流高壓，測得 1mA下的直流高壓（U1mA）和 0.75U1mA下得泄漏電流值。通過歷史數(shù)據(jù)縱向比較和規(guī)程規(guī)定值要求，來診斷避雷器是否存在缺陷。規(guī)程規(guī)定，U1mA初值差不超過±5%且不能小于名牌規(guī)定值，0.75U1mA泄漏電流初值差不大于30%或不大于50μA。避雷器例行試驗應(yīng)進(jìn)行應(yīng)項目試驗，如有下列情況也應(yīng)進(jìn)行該試驗：

1）紅外熱像檢測時，溫度同比異常。

2）運行電壓下持續(xù)電流偏大。

3）有閥片老化或者內(nèi)部受潮的家族缺陷。

4 案例分析

2017年5月10日，現(xiàn)場環(huán)境溫度為19℃，濕度60%，電氣試驗班在對某110kV變電站開展運行中持續(xù)電流（阻性電流）檢測時，發(fā)現(xiàn)惠白1912線線路避雷器阻性電流基波分量和? 數(shù)據(jù)異常。該避雷器2009年4月生產(chǎn)，型號為YH10ZW-100/260W。

4.1 運行中持續(xù)電流（阻性電流）檢測數(shù)據(jù)及分析

惠白 1912線線路避雷器阻性電流帶電檢測電壓采樣采用有線方式，在有干擾模式下測試，檢測數(shù)據(jù)見表1，歷史數(shù)據(jù)見表2，避雷器阻性電流測試儀判據(jù)見表3。根據(jù)表3可以得出惠白1912線線路避雷器 A、C兩相性能為中，B相為差。比較表 1和表2檢測結(jié)果，惠白1912線線路避雷器BC兩相全電流變小，而避雷器阻性電流基波成分增長較大，諧波含量基本為 0，避雷器有明顯劣化明顯，可能是由于內(nèi)部受潮或表面污穢嚴(yán)重導(dǎo)致?；莅?912線線路避雷器A相Φ 減小，阻性電流占比增加，避雷器性能有劣化趨勢。

表1 惠白1912線線路避雷器阻性電流帶電檢測

表2 2016年惠白1912線線路避雷器阻性電流

表3 避雷器阻性電流測試儀判據(jù)

4.2 避雷器紅外檢測圖譜及分析

2017年5月25日，電氣試驗班對惠白1912線線路避雷器進(jìn)行紅外精確測溫，現(xiàn)場環(huán)境溫度為20℃，濕度55%。惠白1920線線路避雷器三相紅外圖譜如圖1所示，惠白 1920線線路避雷器 B相紅外圖譜如圖2所示，由圖1可知惠白1912線線路避雷器B相溫度較A相高1K，B相避雷器局部有明顯發(fā)熱，C相避雷器局部有輕微發(fā)熱現(xiàn)象，根據(jù)DL/T 664—2008帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范，判斷為惠白1912線線路避雷器B相存在受潮或老化。

4.3 停電例行試驗數(shù)據(jù)及分析

2017年6月6日，對惠白1912線線路避雷器進(jìn)行停電試驗，試驗時在避雷器表面加屏蔽，排除表面泄漏電流干擾，試驗數(shù)據(jù)見表 4，歷史數(shù)據(jù)見表5。避雷器廠家要求U1mA≥145kV，惠白1912線線路避雷器BC兩相U1mA都達(dá)不到廠家要求，試驗數(shù)據(jù)不合格，且B相避雷器內(nèi)部加壓過程有放電聲音，與歷史數(shù)據(jù)比較U1mA下降多，惠白1912線線路避雷器BC兩相可能內(nèi)部受潮或老化。惠白1912線線路避雷器A相U1mA符合要求，但75% U1mA泄漏電流大于 50μA標(biāo)準(zhǔn)，試驗數(shù)據(jù)不合格，是歷史數(shù)據(jù)的 2.5倍，增加明顯，因此，避雷器內(nèi)部可能有輕微受潮或老化。

圖1 惠白1920線線路避雷器三相紅外圖譜

圖2 惠白1920線線路避雷器B相紅外圖譜

表4 惠白1912線線路避雷器停電數(shù)據(jù)

表5 惠白1912線線路避雷器歷史停電數(shù)據(jù)

4.4 解體檢查

6月12日，專業(yè)人員對惠白1912線線路避雷器B相進(jìn)行解體檢查，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電元件表面嚴(yán)重氧化，ZnO元件的熱縮套外殼有明顯水痕和放電痕跡，如圖3所示。

圖3 惠白1912線B相線路避雷器氧化鋅元件

由此可知，惠白 1912線線路避雷器 B相因密封不良導(dǎo)致受潮?；莅?912線線路避雷器三相屬于同一個廠家，同一批次廠品，帶電檢測數(shù)據(jù)都表現(xiàn)為性能劣化，停電試驗數(shù)據(jù)均不合格。因此惠白1912線線路避雷器該批次廠品存在密封不良家族性缺陷的可能性比較大。

5 結(jié)論

實踐證明，紅外測溫和運行中持續(xù)電流（阻性電流）檢測都能在不停電情況下有效發(fā)現(xiàn)避雷器內(nèi)部缺陷，是停電例行試驗的有效補充。當(dāng)一種帶電檢測手段發(fā)現(xiàn)問題后，可以用另一種檢測手段進(jìn)行印證，采取聯(lián)合檢測的方式，最終確定故障性和部位。通過帶電檢測可以發(fā)現(xiàn)運行設(shè)備潛伏性缺陷或隱患，提高檢修針對性和工作效率，減少維護(hù)工作量、停電時間和維修成本，延長試驗周期，確保供電可靠性，切實保障電力設(shè)備安全運行。

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