無間隙金屬氧化物避雷器的異常診斷

劉俊杰

（國網(wǎng)北京市電力公司檢修分公司，北京 豐臺 100068）

避雷器是釋放雷電或兼能釋放電力系統(tǒng)操作過電壓能量，保護電工設(shè)備免受瞬時過電壓危害，又能截斷續(xù)流，不至引起系統(tǒng)接地短路的電器裝置。在各種結(jié)構(gòu)類型的避雷器中，無間隙金屬氧化物避雷器因具有動作迅速、通流容量大、殘壓低、無續(xù)流等有點，而被廣泛使用。因此，對無間隙金屬氧化物避雷器的了解和研究應(yīng)得到充分重視。

1 結(jié)構(gòu)和特點

金屬氧化物避雷器的基本結(jié)構(gòu)是閥片，閥片用氧化鋅（ZnO）為主要材料，摻以少量其他金屬氧化物添加劑經(jīng)高溫焙燒而成，具有良好的非線性壓敏電阻特性，因此又叫壓敏避雷器。

金屬氧化物閥片具有極為優(yōu)越的非線性特性。正常工作電壓下金屬氧化物避雷器的電阻值很高呈絕緣狀態(tài)僅有0.2 mA左右的電流通過；當過電壓侵入時，其阻值急劇降低漏放過電流，使與避雷器并聯(lián)的電器設(shè)備的殘壓被抑制在安全值以下。當有害過電壓消失后，迅速恢復(fù)高電阻而呈絕緣狀態(tài)。

2 異?，F(xiàn)象及原因

金屬氧化物避雷器的異?，F(xiàn)象主要表現(xiàn)為避雷器發(fā)熱和泄露電流異常。造成異常現(xiàn)象的原因主要是密封不良和閥片老化。

密封不良是因為生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)工藝不佳造成金屬氧化物避雷器密封破損，或采用的密封材料抗老化性能不穩(wěn)定，在溫差變化較大時或運行時間接近產(chǎn)品壽命后期，造成其密封不良后使潮氣浸入，導(dǎo)致內(nèi)部絕緣水平下降。

閥片老化是由于閥片長期承受工頻電壓作用而產(chǎn)生劣化，引起電阻特性的變化，導(dǎo)致流過閥片的泄漏電流增加，電流中的阻性分量急劇增加，使閥片溫度上升而發(fā)生熱崩潰，甚至造成與瓷套內(nèi)部放電，可引起系統(tǒng)單相接地，放電嚴重時避雷器內(nèi)部氣體壓力和溫度急劇增高，而引起金屬氧化物避雷器本體爆炸。

3 異常判斷標準

GB 11032—2010《交流無間隙金屬氧化物避雷器》第6.19條規(guī)定：0.75倍直流參考電壓下泄漏電流一般不超過50μA。

DL/T 664—2008《帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》附錄B規(guī)定：電壓致熱型設(shè)備避雷器溫差大于0.5～1℃，缺陷性質(zhì)定性為危急缺陷。

Q/GDW 1168—2013《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》第5.16.1.1條規(guī)定：阻性電流初值差≤50%，且占全電流比值≤20%；U1m電壓初值差不超過±5%且不低于GB 11032—2010《交流無間隙金屬氧化物避雷器》規(guī)定值（注意值），0.75U1m泄露電流初值差≤30%或≤50μA；第5.16.1.4中規(guī)定：通過與歷史數(shù)據(jù)及同組間其他金屬氧化物避雷器的測量結(jié)果相比做出判斷，彼此應(yīng)無顯著差異，當阻性電流增加0.5倍時應(yīng)縮短試驗周期并加強監(jiān)測，增加1倍時應(yīng)停電檢查。

4 某變電站避雷器異常情況簡析

2020年，某變電站避雷器C相帶電測試，全電流及阻性電流試驗數(shù)據(jù)異常。紅外測溫C相避雷器相比A、B相相差10℃，屬于危急缺陷。立即停電后，C相絕緣電阻試驗結(jié)果明顯降低。對C相避雷器進行解體檢查，發(fā)現(xiàn)避雷器頂部處存在漏水沙眼且內(nèi)部閥片受潮嚴重。

4.1 帶電檢測

某變電站避雷器C相帶電測試結(jié)果相比A、B相明顯偏大，如表1所示。

表1 避雷器帶電測試結(jié)果

現(xiàn)場檢查C相避雷器泄漏電流表讀數(shù)偏大。

2019年，對該變電站避雷器帶電測試，三相均合格，如表2所示。

表2 避雷器帶電測試結(jié)果

C相避雷器本次阻性電流分量相比上次測試結(jié)果約為5.38倍，不符合Q/GDW 1168—2013《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》要求。

4.2 紅外測溫

避雷器C相下截測溫結(jié)果偏高，且與A相溫差10℃，不符合DL/T 664—2008《帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》標準。

4.3 狀態(tài)監(jiān)測

狀態(tài)監(jiān)測人員現(xiàn)場進行高頻測試，發(fā)現(xiàn)C相有輕微局放。

4.4 診斷性試驗

停電后，對三相避雷器進行診斷性試驗，發(fā)現(xiàn)C相絕緣電阻明顯降低，耐壓試驗電壓無法升高，如表3所示。

表3 避雷器診斷試驗結(jié)果

2020年，該變電站避雷器停電試驗三相均合格，如表4所示。

表4 避雷器2020年停電試驗結(jié)果

4.5 解體分析

解體過程中發(fā)現(xiàn)C相避雷器最下端墊塊存在水漬，且在避雷器內(nèi)腔中有水流出，如圖1所示。

圖1 避雷器解體照片

頂部及底部墊塊、閥片均有不同程度的受潮、氧化現(xiàn)象。

拆除避雷器內(nèi)部閥片后，將避雷器倒置注水，進行外殼密封性檢查，發(fā)現(xiàn)在避雷器頂部處存在漏水沙眼，如圖2所示。

圖2 避雷器外觀檢查照片

解體檢查結(jié)果驗證了各類監(jiān)測結(jié)果及診斷性試驗結(jié)論的正確性。

5 運維檢修策略

關(guān)于無間隙金屬氧化物避雷器，應(yīng)加強對紅外測溫、帶電檢測試驗及狀態(tài)監(jiān)測結(jié)果的分析，巡視期間注意對避雷器泄漏電流表進行檢查。對不同相間或節(jié)間超出1℃溫差的避雷器應(yīng)列危急缺陷。對狀態(tài)監(jiān)測結(jié)果異?；蛐孤╇娏鞅懋惓５慕饘傺趸锉芾灼?，按照缺陷定性關(guān)注相關(guān)異常情況并及時上報。

在雨季期間，應(yīng)格外加強對無間隙金屬氧化物避雷器開展相關(guān)巡視及檢測工作。