110 kV氧化鋅避雷器泄漏電流的帶電檢測方法研究

王 景 付晨曉

（國網(wǎng)寧夏電力有限公司吳忠供電公司，寧夏吳忠751100）

0 引言

電網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)是電力企業(yè)實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)運(yùn)營的重要工作環(huán)節(jié)之一，同時也是電力企業(yè)生產(chǎn)管理中的重要內(nèi)容，可有效提升電力設(shè)備的健康水平。當(dāng)電力設(shè)備出現(xiàn)故障時，其各項(xiàng)性能將會降低，對其進(jìn)行非計(jì)劃性的檢修稱之為故障檢修，這種檢修方式可以有效提高電氣設(shè)備中各元器件的使用壽命，保證其穩(wěn)定運(yùn)行[1]。當(dāng)前，隨著電力企業(yè)中各項(xiàng)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，帶電檢測成為了一種普遍的檢測手段。

1 110 kV氧化鋅避雷器運(yùn)行特點(diǎn)及存在問題

1.1 110 kV氧化鋅避雷器運(yùn)行特點(diǎn)

110 kV氧化鋅避雷器是電壓保護(hù)中一種常見的電子元器件，氧化鋅避雷器雖然與傳統(tǒng)避雷器相比具有一定的應(yīng)用優(yōu)勢，但受到某些方面的影響仍然存在某些不足。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，當(dāng)前110 kV氧化鋅避雷器的事故發(fā)生率為0.72%，停機(jī)率為1.26%，有超過六成的故障問題為濕性故障[2]。在一般情況下，110 kV氧化鋅避雷器連接在電壓母線與地面之間，并與受到保護(hù)的電氣設(shè)備以并聯(lián)的形式連接。當(dāng)電氣設(shè)備處于正常工作電壓時，并聯(lián)的避雷器可看作是開路狀態(tài)；當(dāng)電氣設(shè)備出現(xiàn)過電壓異常狀態(tài)時，與電氣設(shè)備并聯(lián)的避雷器將會立即切換為工作狀態(tài)。避雷器通常是由閥板構(gòu)成，傳統(tǒng)避雷器的閥板結(jié)構(gòu)通常是采用碳化硅材料制備，閥板之間存在較大的空隙[3]。而氧化鋅避雷器可以有效實(shí)現(xiàn)對閥板的緊密結(jié)合，閥板之間不會存在空隙。同時，將氧化鋅避雷器看作是壓敏電阻裝置，在應(yīng)用時具有穩(wěn)定的電壓流通。

1.2 存在問題

氧化鋅避雷器是當(dāng)前常見的電網(wǎng)保護(hù)元件，其在長時間的運(yùn)行過程中，由于受到電壓的作用，閥片結(jié)構(gòu)會逐漸老化，造成熱崩潰現(xiàn)象，導(dǎo)致避雷器爆炸。氧化鋅避雷器的老化現(xiàn)象，首先反映在其泄漏電流有所增加，尤其是其阻性分量變化更加明顯。因此，對氧化鋅避雷器的泄漏電流進(jìn)行檢測具有十分重要的作用。通常情況下，氧化鋅避雷器主要設(shè)置在外部環(huán)境當(dāng)中，由于空氣中含有大量水分，當(dāng)水分進(jìn)入到避雷器中，會造成其閥門結(jié)構(gòu)受潮，影響其各方面的性能。氧化鋅避雷器的絕緣性能在使用時間不斷增加的情況下，會逐漸喪失對電氣設(shè)備的保護(hù)能力。在長時間發(fā)熱狀態(tài)下，避雷器閥板會加劇老化，直到發(fā)生熱崩潰現(xiàn)象。傳統(tǒng)檢測方法通常是采用停電檢測方式，需要保證避雷器在斷電的狀態(tài)下，對其進(jìn)行檢查。但這種方法在實(shí)際應(yīng)用中，會影響并聯(lián)的電氣設(shè)備運(yùn)行，造成電力運(yùn)行工作停止，嚴(yán)重影響電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。同時，若停電檢測的時間過長，將無法得到氧化鋅避雷器精確的絕緣變化情況。除此之外，在正常情況下運(yùn)行，電流會通過避雷器閥泄漏，使用傳統(tǒng)檢測方法檢測的電流泄漏精度會受到一定的影響。

2 110 kV氧化鋅避雷器泄漏電流帶電檢測方法

2.1 110 kV氧化鋅避雷器電流、電壓取樣

采集110 kV氧化鋅避雷器電流、電壓數(shù)據(jù)是泄漏電流帶電檢測的首要任務(wù)，主要是通過在避雷器及并聯(lián)電氣設(shè)備中安裝無線傳感器實(shí)現(xiàn)。在避雷器及并聯(lián)電氣設(shè)備中安裝無線傳感器，無線傳感器需要定時采集數(shù)據(jù)。本文針對無線傳感器的應(yīng)用需要，采用SFW-1860型號的無線傳感器，該型號傳感器的量程為0%～8%vol；反應(yīng)時間為0.45 s；感應(yīng)周期為4.6 min；工作溫度范圍為-27～34 ℃；量程內(nèi)重復(fù)性在±0.012%以內(nèi)；最大耗電量為75 W；供電電壓為4～5.5 V。在獲取數(shù)據(jù)時，可采用放電計(jì)數(shù)裝置短接法提取電流樣本。當(dāng)電力企業(yè)中110 kV氧化鋅避雷器下端計(jì)數(shù)裝置中自帶的泄漏電流表均為高阻型，可利用測試線將其進(jìn)行短接處理，通過裝置內(nèi)部的SFW-1860型高精度無線傳感器獲取電流信號。

2.2 泄漏電流的帶電檢測

將上述取樣的避雷器電流和電壓數(shù)據(jù)以excel的格式，上傳到電力企業(yè)檢測中心上位機(jī)的數(shù)據(jù)庫當(dāng)中。通過數(shù)據(jù)庫自帶的分析功能對各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，使數(shù)據(jù)樣本得到最大化利用。再將數(shù)據(jù)引入到公式（1）當(dāng)中，計(jì)算出避雷器泄漏電流具體量，其計(jì)算公式如下：

式中：W為110 kV氧化鋅避雷器泄漏電流量；λ為110 kV氧化鋅避雷器溫度系數(shù)；A為電流運(yùn)行常數(shù)；δ為110 kV氧化鋅避雷器吸熱系數(shù)。

通過式（1）計(jì)算出在一定時間范圍內(nèi)的避雷器泄漏電流量，當(dāng)計(jì)算結(jié)果中避雷器泄漏電流量超出了標(biāo)準(zhǔn)范圍時，避雷器當(dāng)中的自動報(bào)警裝置的紅色指示燈將會亮起，并同時伴有報(bào)警提示音。在告警的過程中，相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息也會隨之傳輸?shù)缴衔粰C(jī)中，包括避雷器具體泄漏電流量、泄漏位置等信息。

3 實(shí)驗(yàn)論證分析

利用本文設(shè)計(jì)方法與傳統(tǒng)泄漏電流的檢測方法對相同實(shí)驗(yàn)對象進(jìn)行檢測，并將兩種方法的檢測精度作為實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證目標(biāo)。首先選取電力企業(yè)常見的5種110 kV氧化鋅避雷器作為實(shí)驗(yàn)對象，為保證實(shí)驗(yàn)過程中的易操作性，對5種避雷器分別進(jìn)行編號，編號標(biāo)為A、B、C、D、E。利用本文檢測方法和傳統(tǒng)檢測方法對上述氧化鋅避雷器進(jìn)行泄漏電流檢測，并記錄檢測到的數(shù)據(jù)信息。為了使實(shí)驗(yàn)具有更強(qiáng)的客觀性和可行性，在保證其他影響因素均相同的情況下完成對比實(shí)驗(yàn)，得到如表1所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

表1 兩種檢測方法實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表1中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，本文檢測方法檢測出的泄漏電流量與傳統(tǒng)檢測方法檢測出的泄漏電流量相比，數(shù)值更加接近實(shí)際避雷器的泄漏電流量。在對編號C氧化鋅避雷器進(jìn)行檢測過程中，檢測結(jié)果的準(zhǔn)確率高達(dá)100%。這是因?yàn)楸疚姆椒ㄔ趯?10 kV氧化鋅避雷器進(jìn)行檢測時，結(jié)合了智能檢測裝置，能夠從泄漏電流全電流、泄漏電流的阻性電流之比、泄漏電流的諧波含量以及泄漏電流的夾角4個方面，對避雷器進(jìn)行更加全面的檢測與分析，精度更高。

4 結(jié)語

本文針對110 kV氧化鋅避雷器電流泄漏問題，提出了一種全新的帶電檢測方法，并通過對比實(shí)驗(yàn)證明了該方法的可行性。在對避雷器進(jìn)行檢測的過程中，利用智能檢測裝置，可以同時構(gòu)建多個不同的數(shù)據(jù)庫，通過對不同避雷器檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比或與歷史數(shù)據(jù)對比，可以更加準(zhǔn)確地確定110 kV氧化鋅避雷器的電流泄漏位置，為后續(xù)帶電搶修工作提供充足的時間。