相位角閾值判斷法在避雷器帶電測(cè)試中的應(yīng)用

劉 釗，劉勝軍，劉小琰

（國(guó)網(wǎng)河北省電力有限公司保定供電分公司，河北 保定 071000）

對(duì)于避雷器泄漏電流帶電測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果分析，傳統(tǒng)方法是在測(cè)試方法和測(cè)試環(huán)境相同的條件下，從全電流和阻性電流2 個(gè)狀態(tài)量的橫向、縱向?qū)Ρ葋?lái)分析判斷[1]。但是傳統(tǒng)分析判斷方法依賴于狀態(tài)量的初值，換而言之就是無(wú)法對(duì)初值進(jìn)行判斷。研究人員利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)及概率論等方法，整理分析了10余年來(lái)大量避雷器帶電檢測(cè)數(shù)據(jù)的分布規(guī)律，提出了以相位角判斷110 kV單節(jié)避雷器檢測(cè)結(jié)果的閾值判斷法—即110 kV 單節(jié)避雷器相位角注意值為80°，警示值為76°。該方法分別通過(guò)了實(shí)驗(yàn)室模擬環(huán)境和變電站真實(shí)運(yùn)行條件下的驗(yàn)證[1]。目前閾值判斷法已作為企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)列入Q/GDW 11369—2019《避雷器泄漏電流帶電檢測(cè)技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用導(dǎo)則》全國(guó)推廣執(zhí)行。

1 故障概況

2020年7月18日，對(duì)某110 kV變電站進(jìn)行避雷器泄漏電流帶電測(cè)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)110 kV 111間隔U、V兩相避雷器相位角超過(guò)導(dǎo)則規(guī)定注意值并接近警示值[2]，全電流及阻性電流略有增長(zhǎng)但在合格范圍以內(nèi)。故障設(shè)備基本參數(shù)如下：金屬氧化物避雷器型號(hào)：YH10W-102/266W1；出廠日期：2015 年8 月。測(cè)試當(dāng)天晴，測(cè)試環(huán)境溫度29℃，濕度51%。

2 故障原因分析

2.1 帶電測(cè)試

由于2019年以后111間隔一直處于熱備用狀態(tài)，即111間隔斷路器分位，111間隔線路、避雷器、電流互感器帶電且處于同一電壓作用下，所以2019年以后的測(cè)試均采用容性設(shè)備電流互感器電容電流法，即測(cè)試儀的參考信號(hào)從同間隔電流互感器末屏處提取[1]。

運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)111間隔V相避雷器存在缺陷后，在2020 年9 月27 日對(duì)該組避雷器進(jìn)行了追蹤復(fù)測(cè)，復(fù)測(cè)結(jié)果與初值如表1所示，表1中狀態(tài)量Ix為全電流，Ir1p為阻性電流基波分量，φ為相位角。ΔIx(%)、ΔIr1p(%) 、Δφ(%)分別表示全電流、阻性電流基波分量、相位角（2020年9月17日數(shù)據(jù)較2019年8月1日數(shù)據(jù)的增長(zhǎng)量）。

由表1 數(shù)據(jù)可知，U 相與V 相避雷器相位角已經(jīng)小于導(dǎo)則中規(guī)定80°的注意值，并且V相數(shù)據(jù)已經(jīng)接近76°警示值，其相位角增量超過(guò)導(dǎo)則規(guī)定3°的注意值[2]。由表2數(shù)據(jù)可知全電流和阻性電流增量各相均在合格范圍內(nèi)。基于導(dǎo)則中規(guī)定的相位角絕對(duì)值判斷標(biāo)準(zhǔn)可初步判斷該組避雷器存在缺陷。

表2 間隔避雷器泄漏電流帶電測(cè)試數(shù)據(jù)增量

2.2 停電檢查

基于111 間隔避雷器帶電測(cè)試結(jié)果超標(biāo)，在2020 年12 月4 日將該組避雷器停電進(jìn)行全面檢查、試驗(yàn)，包括外觀檢查，本體及底座絕緣電阻測(cè)量，直流泄漏試驗(yàn)及解體檢查。其中避雷器外觀檢查、本地及底座絕緣電阻測(cè)量未見(jiàn)異常。檢查當(dāng)天晴，環(huán)境溫度7 ℃，濕度42%。

2.2.1 直流泄漏試驗(yàn)

測(cè)試人員首先在架構(gòu)上對(duì)避雷器進(jìn)行直流泄漏試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)超標(biāo)。由于避雷器架構(gòu)距離變電站墻較近且設(shè)備表面臟污，為避免測(cè)試線角度以及設(shè)備表面臟污引入的誤差，測(cè)試人員將避雷器從架構(gòu)拆下并擦拭干凈后進(jìn)行復(fù)測(cè)，試驗(yàn)結(jié)果如表3 所示。

表3 間隔避雷器直流泄漏試驗(yàn)數(shù)據(jù)

由表3 和表4 數(shù)據(jù)可知，V 相避雷器直流1 mA參考電壓146.7 k，不符合國(guó)標(biāo)≥148 kV的規(guī)定[3]。另外，U 相與V 相避雷器0.75U1mA泄漏電流分別超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)50 μA，且C相0.75U1mA泄漏電流增量61.4%超過(guò)規(guī)程30%的注意值[4]。根據(jù)本結(jié)果可以判定該組避雷器確實(shí)存在缺陷，可能是內(nèi)部受潮或者閥片老化引起的。

表4 間隔避雷器直流泄漏試驗(yàn)數(shù)據(jù)初值差

2.2.2 解體檢查

對(duì)該組避雷器進(jìn)行更換后，將退運(yùn)設(shè)備運(yùn)回高壓試驗(yàn)大廳進(jìn)行解體檢查。解體過(guò)程中并未在金屬頂蓋處發(fā)現(xiàn)受潮和放電痕跡。將V 相避雷器本體絕緣破壞后，發(fā)現(xiàn)下法蘭內(nèi)表面有輕微銹蝕，將閥片及金屬墊片取出后發(fā)現(xiàn)有零星水漬，個(gè)別閥片邊釉破損。U、W兩相受潮情況不太明顯。

2.3 故障原因

綜合帶電測(cè)試，停電檢查試驗(yàn)以及解體檢查結(jié)果綜合分析，可以判定這是一起由于避雷器本體密封不良引起受的受潮缺陷。由于潮氣侵入導(dǎo)致避雷器本體絕緣性能下降，泄漏電流大幅增長(zhǎng)。同時(shí)，受潮導(dǎo)致閥片加速老化，改變避雷器伏安特性，從而使1 mA直流參考電壓小于規(guī)程規(guī)定。

3 結(jié)束語(yǔ)

相對(duì)于傳統(tǒng)全電流和阻性電流判斷法而言，相位角閾值判斷法既能通過(guò)與上次試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比進(jìn)行判斷又能通過(guò)絕對(duì)值直接判斷，更直觀方便，更有利于試驗(yàn)人員快速發(fā)現(xiàn)狀態(tài)不良設(shè)備，值得推廣應(yīng)用。但是，對(duì)于缺陷類(lèi)型的判斷，還需更多數(shù)據(jù)和缺陷實(shí)例進(jìn)行研究總結(jié)。

對(duì)于110 kV及以下電壓等級(jí)避雷器泄漏電流帶電測(cè)試數(shù)據(jù)的判斷標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)主要有以下7種，這7種方法要綜合判斷分析，當(dāng)有其中1 項(xiàng)或多項(xiàng)數(shù)據(jù)異常，則需要結(jié)合其他手段如紅外測(cè)溫、高頻局部放電檢測(cè)、停電試驗(yàn)手等段進(jìn)行驗(yàn)證。

全電流數(shù)值應(yīng)該與避雷器底座泄漏電流表讀數(shù)一致；

全電流縱向?qū)Ρ龋撼踔挡睢?0%（注意值）；

全電流橫向?qū)Ρ龋和瑥S家、同批次、同相位平均互差≤70%（注意值）；

阻性電流縱向?qū)Ρ瘸踔挡睢?0%（注意值）、初值差≤100%（警示值）；

阻性電流橫向?qū)Ρ龋和瑥S家、同批次、同相位平均互差≤70%（注意值）[1]；

相位角絕對(duì)值≥80°（注意值）、絕對(duì)值≥76°（警示值）；

相位角縱向?qū)Ρ龋撼踔挡睢?°（注意值）[1]。