在线监测技术在避雷器缺陷分析中的应用

刘 冲，陈 达，王文敏，林 峰，李翔翔

（国网浙江省电力公司温州供电公司，浙江 温州 325000）

在线监测技术在避雷器缺陷分析中的应用

刘 冲，陈 达，王文敏，林 峰，李翔翔

（国网浙江省电力公司温州供电公司，浙江 温州 325000）

针对一起220 kV避雷器泄漏电流带电检测数据异常案例，结合红外测温以及停电后的直流泄漏电流测试，最终发现并验证了该泄漏电流异常的原因是避雷器表面污秽，避免了对设备的过修。结合此次疑似故障的原因分析，提出了对此类问题的解决方案以及避雷器状态检测时应注意的问题。

氧化锌避雷器；带电检测；在线监测；避雷器表面污秽

0 引言

避雷器是保证电力系统安全运行的重要设备，通过吸收雷电过电压、操作过电压等，保护发电厂、变电站及输电线路免受过电压损坏[1-3]。近年来，氧化锌避雷器因其电阻片具有优异的非线性特性，已逐渐取代了其他类型的避雷器[4，5]，成为电力系统新一代过电压保护设备。但是，在避雷器运行过程中，由于长期承受较高的运行电压，阀片会逐渐劣化[6]，将导致泄漏电流增大[7]。而泄漏电流的阻性分量将形成有功损耗，使阀片温度升高，严重时可能引起氧化锌避雷器爆炸。

本文针对在某变电站避雷器带电检测中发现的泄漏电流超标事件，结合该组避雷器泄漏电流的长时间在线监测数据、红外热成像以及停电后的直流泄漏电流测试，综合分析确认引起该泄漏电流异常的原因是避雷器表面污秽，从而避免了对设备的过修。

1 避雷器在线监测设备简介

随着状态检修工作在浙江省电力公司的全面实施，带电检测以及在线监测技术在系统内得到越来越多的应用。避雷器泄漏电流在线监测设备在温州供电公司也得到了广泛的应用，其组网结构如图1所示。

图1 避雷器在线监测设备组网结构

避雷器在线监测系统的采集终端直接采集现场TV（电压互感器）的电压和氧化锌避雷器的泄漏电流，并以TV电压作为参考向量计算氧化锌避雷器的全电流和阻性电流等有关参数。泄漏电流采集使用穿芯式高精度零磁通电流传感器，以保证现场一次设备的完整性。

每台避雷器上均安装1个避雷器信号处理单元，采集到的电流信号经处理后传输至在线监测集中控制器，然后再传输至间隔汇控柜处的避雷器监测IED（变电站智能电子设备）处，结合采集到的TV电压端子箱处的电压信号，对数据进行综合分析，将分析结果通过系统服务器在监测后台以及PMS（生产管理系统）中予以展示。

2 避雷器带电检测发现的问题

温州供电公司运维人员在对某220 kV变电站进行巡视时，发现220 kV正母、副母、1号主变压器和2号主变压器的220 kV避雷器三相本体泄漏电流自8月以来均比正常时增加了1．4倍，达到了0．7～1．2 mA。该批次避雷器型号为Y10W－200/520W，均由同一生产厂家生产，生产日期为2007年3月，并于2007年6月投入运行。

针对巡视中发现的问题，技术人员于2013年8月7日对这几组避雷器进行了运行状态下的全电流及阻性电流检测，其中副母避雷器的检测数据以及历史数据如表1所示，其余间隔数据与此间隔类似。

表1 副母避雷器带电检测数据

从表1数据可以看出，避雷器的全电流较上次的检测值均有明显增加，阻性电流占全电流的比例也大大增加，损耗值更是增加了近5倍。因此，从此次检测数据以及数据的变化趋势来看，该批次避雷器存在缺陷的可能性较大。

为了对避雷器状态做进一步判断，检修人员于8月7日夜间对相关避雷器进行了红外热成像测试，其中一相避雷器的红外热成像图谱如图2所示。

图2 避雷器红外热成像图谱

避雷器上节下部有几圈发热带，最高温度达39．7℃，而不发热的避雷器的温度仅为31℃，温升为8．7℃。该批次其余几只避雷器也有类似的局部发热现象。若据此判断，则该批避雷器内部存在绝缘缺陷的可能性很大，需要停电进行处理。

3 在线监测数据分析

该批次避雷器带泄漏电流全电流及阻性电流在线监测装置，实现对避雷器的实时监控，监测数据实时上传至生产管理系统，可以随时对监测数据进行查看和分析。

从220 kV副母避雷器泄漏电流的在线监测历史数据中可以发现，泄漏全电流及阻性电流变化呈规律性分布，每天8∶00—17∶00期间的数据均为正常，17∶00—7∶00数据均偏大，并呈周期性变化。其余避雷器情况与220 kV副母避雷器类似。

分析认为：若避雷器内部有绝缘故障，则在运行电压下的泄漏电流应该一直保持为较大的数值，而不会呈现周期性变化。因此，结合在线监测数据的变化，初步判断本次避雷器泄漏电流异常可能是由避雷器表面秽污所致。因为环境湿度随着时间的变化近似呈周期性变化，夜间湿度较大，白天湿度较小，当避雷器表面脏污时，其泄漏电流将随湿度变化出现白天数据趋向正常，而夜间数据趋向于异常的现象。

4 避雷器停电检查过程

为了进一步确认该批次避雷器的状态，在不影响供电的情况下，对副母Ⅰ段避雷器停电进行了直流1 mA下参考电压U1mA及0．75倍U1mA下泄漏电流I0．75U1mA测试，A相的测试数据如表2所示，B，C两相与A相类似。

表2 避雷器直流泄漏电流测试数据

直流1 mA下参考电压U1mA处于正常范围（U1mA的初值差要求不超过±5%[8]），而 0．75倍U1mA下泄漏电流I0．75U1mA超出了初值十余倍，且远大于规程要求的50 μA[8]，确实存在泄漏电流严重超标的问题，证实前期带电检测及在线监测数据是准确的。为了排除表面泄漏电流的影响，用无水酒精对A相外表面进行了处理，同时对流经外表面的泄漏电流进行了屏蔽，并再次对U1mA及I0．75U1mA进行测试，测试结果见表3。说明I0．75U1mA已恢复正常，证实泄漏电流异常确实是由表面污秽所引起。

表3 处理后避雷器直流泄漏电流测试数据

对于避雷器红外热成像测试时部分瓷裙发热的现象，初步分析认为，由于避雷器发热部位污秽较为严重，使得表面电阻大大减小，而避雷器上的电压是按照电容分布的，因此会在局部污秽较严重的地方产生较大的有功损耗，从而导致局部发热。

5 结论

（1）避雷器全电流及阻性电流的在线监测数据能反映避雷器泄漏电流的变化趋势，为正确判断避雷器绝缘状况提供有力的支持。

（2）避雷器泄漏电流带电检测数据变化在一定程度上可反映避雷器本身绝缘水平，但不能单纯以某次数据的跃变对避雷器绝缘水平进行缺陷认定。有条件时可借助避雷器在线监测的历史数据进行综合分析，以有效避免误判和造成不必要的停电检修工作。

（3）当避雷器表面有局部脏污时，在脏污的位置会产生局部过热，可能导致因红外热成像而对避雷器状态产生误判断。

（4）建议有条件时为避雷器增装低压屏蔽环，可有效避免因避雷器表面脏污而导致的避雷器带电检测或者在线监测泄漏电流增大。

（5）若避雷器表面脏污过于严重，在极端天气下可能会在外表面形成爬电。因此，发现污秽严重时，应在适当时机进行清洁处理。

[1]李庆玲，王兴贵，李效珍，等．氧化锌避雷器应用一些问题探讨[J]．高压电器，2009，45（2）∶130－131．

[2]杨晓亮，徐建源，林莘，等．避雷器对GIS中快速暂态过电压的影响[J]．电工电能新技术，2011，30（1）∶74－78．

[3]李庆玲，程济兵，王晓燕，等．输电线路氧化锌避雷器应用研究[J]．高压电器，2010，46（4）∶77－80．

[4]杨殿成，李秉睿．一例500 kV避雷器缺陷数据的分析及思考[J]．电瓷避雷器，2009（3）∶43－46．

[5]苏文宇，汪晓明，胡宏宇．220 kV金属氧化物避雷器带电测试异常的处理[J]．电瓷避雷器，2008（3）∶32－37．

[6]严玉婷，黄炜昭，江健武，等．避雷器带电测试的原理及仪器比较和现场事故缺陷分析[J]．电瓷避雷器，2011（2）∶57－62．

[7]王玉茹．金属氧化物避雷器在35 kV电力系统的应用[J]．电瓷避雷器，2009（4）∶34－38．

[8]国家电网公司．Q/GDW 1168－2013输变电设备状态检修试验规程[S]．2013．

（本文编辑：龚 皓）

Application of On-line Detection Technology in Arrester Defect Analysis

LIU Chong，CHEN Da，WANG Wenmin，LIN Feng，LI Xiangxiang
（State Grid Wenzhou Power Supply Company，Wenzhou Zhejiang 325000，China）

There is data exception in live detection of leakage current of 220 kV arrester.By infrared temperature measurement and DC leakage current test after power cut，it is finally detected and proved that the abnormal leakage current is caused by defilement on arrester surface，hence unnecessary maintenance of equipment is prevented.By cause analysis on the suspected fault，the paper proposes solutions to such problems and precautions in arrester detection.

zinc oxide arrester；live detection；on-line detection；defilement on arrester surface

TM866

B

1007-1881（2015）04-0015-03

2014-11-20

刘 冲（1984），男，工程师，从事高压电气试验工作。