红外检测技术在避雷器故障检测中的应用研究

2016-03-14辛达戊

大科技 2016年35期

关键词：红外线避雷器串联

辛达戊

（国网陕西省电力公司汉中供电公司）

红外检测技术在避雷器故障检测中的应用研究

辛达戊

（国网陕西省电力公司汉中供电公司）

红外线检测技术应用于避雷器故障检测中有意想不到的良好效果，红外线检测技术可以探查到避雷器局部异常发热的状况，保证检修人员能迅速及时的排除故障，保证避雷器的正常运行状态。本文分析了避雷器常见的故障原因，对红外线检测技术进行故障分析的原理进行探讨，供技术人员参考。

红外线检测技术；避雷器故障；技术分析

电力设备在进行工作的过程中常常会出现发热现象，这种现象通常是由于电流和电压的作用造成的，如果检修人员不能及时排查问题，进行维修，将会造成严重事故的发生。红外线在线检测技术能够不停电进行故障排查，且检测结果准确，所以越来越多地应用于电力设备检查过程中。

1 简述避雷器的结构特征和重要性

避雷器主要应用于电力系统中的过电压防护，即避雷器可以防止雷电波的侵入、线路过电压和内部过电压对电力设备造成的严重危害，通过避雷器可以将电压限制在一个安全的范围内，避免电气设备受到电压的过大冲击。基于避雷器的这种重要作用，当避雷器发生故障受到损坏时，对电气设备造成的严重后果也不可忽视。在这种情况下，我们要对不同型号的避雷器进行分析，探讨不同型号避雷器在受潮后会产生什么样的发热故障，以及如何运用红外线检测技术对这些故障进行监测。

2 FS型普通阀式避雷器

2.1 避雷器的结构特征和正常运转情况下的热像特征

FS型避雷器的主要结构组成包括非线性电阻片和串联间隙，常见的阀片非线性系数在0.2～0.5之间，再加上串联间隙的阻隔，当避雷器处于正常运行状态中时，我们很少能够检测到有电流通过避雷器，除了极少数的微安级别的容性电流。在进行正常状态避雷器分析后，我们可以发现，FS型避雷器本身运转是不会产生功率损耗的，发热情况也很少发生，在这种情况下，该结构的热像特征会十分接近参照体的外界环境温度。

2.2 当避雷器受潮产生缺陷后的热像特征

FS型避雷器发生故障主要是由于受潮作用引起的。在该避雷器的结构中没有分支电阻存在，当顶部密封元件老化后很容易导致器件受潮，但是这种受潮现象并不容易被发现。这是由于避雷器处于受潮初期或中期时，非线性电阻片的电阻虽然会有所下降，但是能通过的电流仍十分有限，避雷器整体运行时的发热现象并不明显。但是随着受潮情况的不断加剧，阀片很容易发生水解现象，进而造成上部结构的混乱，使得电压分布不均匀，从而产生放热现象，另一方面，如果受潮严重导致结构内部水分过多，很容易在串联间隙部位凝结水珠，造成间隙表面电流过大，从而发生局部放热现象。

3 FZ型普通阀式避雷器

3.1 避雷器结构特点和正常情况下的热像特征

当电气设备的涌流量较大，对耐高压性能提出特殊要求时，常采用FZ型阀式避雷器对电气设备进行保护。在电气设备上接入FZ型避雷器可以有效改善串联间隙的分压均匀性，但是在避雷器工作的过程中，不可避免会产生泄漏电流，这些泄漏电流的流量通常为200～300μA，所以FZ型避雷器在正常运行的过程中就会产生一定的热量消耗，丧失一些功率，这个现象一般发生于分路电阻的周围。另一方面，由于FZ型避雷器的结构存在差异，对于高电压等级的避雷器来说，由于串联的元件组合较多，上部元件泄漏电流量更大，所以发热主要集中于上层，是由上向下逐渐减少的，而有的避雷器串联间隙由上下两部分组成，阀片在中间部位，所以在该避雷器运行过程中，上下部分都会发热，每一个元件都会有微弱热感。

3.2 避雷器受潮发生缺陷后的热线特征

造成FZ型避雷器受潮的罪魁祸首是密封老化，由于避雷器的内部间隙上存在并联电阻，这些电阻的数值远高于非线性阀片，所以受潮后电阻值受到的影响也就愈发明显。对于单结构的FZ型避雷器来说，并联分路电阻阻值的降低会让避雷器中通过的电流量极速增大，因此造成的功率损害也明显上升。这就导致避雷器发热现象明显。另一方面，当器件的密封性明显降低后，会有大量的水汽进入设备内部，在某些元件表面形成水汽，导致阀片发生水解反应，这些现象都会引起避雷器内部发热现象明显，若不能进行及时的检修，将会导致内部并联分路电阻过热断裂，避雷器表面发热放电，最终发生击穿损害现象。对于多元件串联组合的FZ型避雷器，在受潮初期的发热表征并不明显，但是热像特征会由于内部元件的运行故障而不再符合原本自上而下发热的规律，这也是判断该避雷器是否正常运转的依据之一。

4 磁吹避雷器

4.1 结构特征和正常情况下的热像特征

磁吹避雷器的结构特征与FZ型避雷器相似，在其间隙也存在并联的分路电阻进行均匀分压，由前面分析可以知道，这种结构特征的避雷器在运行过程中出现电流泄漏和功率损耗现象是不可避免的。磁吹避雷器在正常情况下的热像特征为瓷套整体发热，大部分热量集中于上部元件中，热量分布基本遵循自上而下逐渐减少的规律。对于多元件组合串联结构的避雷器来说，整体热度分布较为均匀，但是相比较而言仍是上部元件温度略高一点。

4.2 避雷器受潮发生缺陷后的热像特征

从上述的结构特点分析中可以发现，磁吹避雷器与阀式避雷器在电流泄漏和功率损耗方面有一些相通之处，但是从受潮后的缺陷表现与结构特征方面进行分析由会发现磁吹避雷器与阀式避雷器仍存在本质上的区别。①由于磁吹避雷器中串联元件数目较少，所以进行单独密封的容器也比较少，这就导致元件与元件之间的相互影响作用较大，一旦一个元件发生受潮将会波及广泛，危险性增大；②由于磁吹避雷器的结构体积比较大，不同部位的受潮情况不尽相同，很多热量在内部就能很好的扩散出去，所以磁吹避雷器的发热现象不容易在外部被发现，但是由于受潮程度不同局部发热现象反而比较严重。对于串联元件组合会因为内部受潮不均匀，导致发热情况不符合上部较高的规律，反而出现整体和局部发热都很明显的现象。

5 氧化锌避雷器

5.1 结构特点和正常情况下的热像特征

一般情况下氧化锌避雷器会通过一部分容性电流，流量大概在0.5～1.0μA之间，阻性电流所占比例十分小，基于这个情况，无间隙的氧化锌避雷器肯定会在运行期间消耗一部分的功率并且产生一定热量。由于氧化锌内部结构电压分配比较均匀，所以最终热量部分也成均匀状，出现整体轻微发热现象。但是对于结构类型不一样的氧化锌避雷器，其热量分布还是会呈现出细小的差别，对于中小型瓷封套装的结构，热量分布比较均匀，但是大部分热量集中于中间位置处，但是对于大型瓷封套结构，热量最高点集中于上部，有时会出现热量不均匀的情况。

5.2 避雷器受潮发生缺陷时的热像特征

由于氧化锌拥有金属的特性，这导致当该避雷器受到潮气侵蚀后，会大大提升本身的导电性能，使得阻性电流的流量明显增多，另一方面，当结构内部有潮气进入后，会使电流通过水汽进行导电，从而引起整个外表面的发热。对于多元件串联组合而言，无论是轻度受潮还是重度受潮，都会导致元件本身的阻性电流增强，只是增强程度不同，导致的后果也不尽相同。受潮初期时元件单纯表现为自身发热，但是到了受潮严重的时候，故障元件发热严重的同时还会将热量传递给正常工作的元件，最终影响整个结构的正常工作，造成结构局部甚至整体的温度上升。