带电检测技术在避雷器状态诊断中的综合应用

2015-07-11谢耀恒黄欣乐耀璟刘赟

湖南电力 2015年3期

谢耀恒，黄欣，乐耀璟，刘赟

(1．国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南长沙410007;2．国网湖南省电力公司郴州供电分公司，湖南郴州423000)

避雷器状态好坏直接决定了其保护性能的优劣，因此有必要探索快捷有效地状态诊断方法〔1－2〕。目前，对金属氧化物避雷器(MOA)的测试主要手段是停电预防性试验和带电检测。然而，传统预防性试验的局限性也越来越明显，主要体现在预防性试验需停电进行，工作量大;预防性试验是按固定周期开展，导致不能及时发现电气设备绝缘缺陷，无法及时掌握设备状况，影响设备状态评价结果准确性〔3－4〕。对避雷器而言，带电检测项目主要包括阻性电流检测和红外热成像技术，它们具有不停电、快捷、灵敏度高及应用范围广等优点。特别是两者结合起来可快速查出避雷器缺陷，提高避雷器缺陷成功诊出率〔4－6〕。笔者通过1 例MOA 缺陷发现及处理过程来说明红外热成像技术和阻性电流带电检测在MOA 故障诊断中的重要作用，为现场开展避雷器带电检测工作提供参考。

1 带电检测情况

2014年4月2日，对220 kV 福冲变电站进行了MOA 带电测试(检测环境为:天气:阴，气温:17 ℃，湿度:72%)，在测试过程中发现110 kV 福白线514 C 相避雷器红外热像图温度分布异常，且阻性电流试验数据不合格。出现缺陷的避雷器型号为YH10W －102/266，额定电压为102 kV，持续运行电压为81.6 kV，直流参考电压为148 kV，出厂日期为2010年7月。出厂及交接试验数据见表1。

表1 110 kV 福白线514 C 相避雷器出厂及交接试验数据

共进行了2 次514 避雷器阻性电流带电检测，测试数据见表2。表2 中避雷器C 相的交流泄漏全电流Ix相间横向比较增加约24.9%，阻性电流IRP横向比较增加约3.7 倍，阻性电流IRP在交流泄漏全电流IX中占有的比例达到60.7%(正常IRP/ IX＜20%〔7〕)，电流电压相角φI-U下降为67.4°(正常位77°～87°〔8〕)。由表2 可见，在2013年C 相避雷器各项数据正常。但到了2014年，阻性电流值就由0.123 mA 增加到了0.423 mA，比上一次测试值增加了244%，且C 相避雷器有功损耗有显著增加的现象。测试数据表明，避雷器C 相阻性电流明显超出了注意值，避雷器内部可能存在故障。且数据变化趋势很大，说明疑似故障发展的比较快，必须申请停电进行检查处理。

表2 514 避雷器测试数据

为了进一步确诊514 C 相避雷器的故障，对避雷器进行了红外热成像带电检测，分析测试图谱(图略)可看出，A，B 相避雷器温度分布均匀、无异常，C 相整体发热，且中上层温度最高，温度从上至下递减，上下温差最大为4.3 K，且相间温差最大为3.8 K，大于DL/T 664—2008 《带电设备红外诊断应用规范》中MOA 允许的温差为0.5～1.0 K 的规定，判定为危急缺陷。

2 停电试验情况

为分析缺陷避雷器阻性电流增大和发热的原因，对退运下来的C 相避雷器进行了75% 直流1 mA电压下的直流泄漏试验，试验结果见表3。

表3 110 kV 福白线514 C 相避雷器直流试验数据

对于该型号避雷器，按照GB11032 －2010 《交流无间隙MOA》要求，其直流1 mA 参考电压(U1mA)应不小于148 kV，0.75 倍直流1 mA 参考电压下的泄漏电流(I0.75U1mA)其值不应大于50 μA。从表3 中数据可知，屏蔽前后的C 相避雷器本体直流试验的U1mA和I0.75U1mA均不满足规程值要求。此次试验环境温度为14 ℃，湿度为47%。

3 解体情况

为进一步查找故障原因，对514 C 相避雷器进了解体分析。解体过程中发现以下问题:

1)避雷器上层17 节阀片(此型号避雷器共29节阀片)及垫块表面存在大量水垢，且有放电痕迹，越靠近上层越严重，如图1 所示。这与红外热成像检测结果相一致，避雷器上端比下端发热严重。

图1 受潮阀片成形貌

2)水迹已渗透到电阻阀片两端的喷铝面，如图2 所示。

图2 阀片喷铝面对比图

3)对阀片进行绝缘电阻测试，1 到17 节阀片绝缘电阻仅为0.33～0.56 MΩ，下层好的阀片的绝缘电阻均大于1 000 MΩ。

4)避雷器顶部和顶盖之间密封良好，解剖之后，无锈蚀和进水痕迹。避雷器底部法兰与避雷器外套密封处因水气进入锈蚀严重，且底部法兰与底部之间涂抹的密封胶也不够充分，密封胶有劣化发脆现象，如图3 所示。

图3 避雷器底部

4 原因分析

根据以上现象，可以判定避雷器故障是由于阀片受潮引起的。而受潮是由于避雷器底部法兰与避雷器底部密封不严，温度变化时，因法兰、绝缘管、硅橡胶的膨胀系数不同，法兰与避雷器底部出现缝隙，潮气浸入造成。在运行过程中，进入的潮气吸附在上层阀片表面，致使上层阀片绝缘性能下降、垫块氧化锈蚀，且在水气、高电压、强电场的长期作用下，引起阀片表面出现放电闪络(阀片侧面有放电痕迹)、内部受潮和劣化。