浅谈MOA预控管理与带电测试分析

汪顺舟

摘 要：带电测试是无间隙氧化锌避雷器（MOA）预控管理的主要手段，通过对MOA进行热红外成像检测分析和泄漏电流阻性分量的检测分析能有效的判断MOA健康状态和分析其劣化倾向和程度，同时预控管理方法的实施是一项综合性的工作。

关键词：预控管理；带电测试；红外成像；阻性电流分量

当前变配电系统主要使用无间隙氧化锌避雷器（MOA）作为过电压保护设备，因为氧化锌阀片在运行中要连续耐受运行电压、各种过电压、谐振以及外部环境因素等影响，会致使MOA受潮、氧化锌阀片逐渐老化或劣化，如发展成故障，将导致MOA的损坏甚至爆炸，MOA正常是连续带电运行状态，且MOA没有规定具体的设备检修周期，因此对MOA的维护提出了较高的要求。现在电力设备主要采用点检定修管理方法，通过监测数据积累，进行趋势分析，从而分析出设备健康状况，使得设备故障可以早发现，早期消除，从而达到设备的预控管理。下文将通过分析MOA故障因素及带电测试分析及并据此探讨MOA的预控管理。

1 MOA故障因素分析

1.1 套管遭受脏污影响

瓷套管表面清洁时其电位散布在设计范围内，与内部阀片之间的径向电位差很小，当MOA瓷套管表面受到脏污及受潮时，瓷套外部表面脏污和干湿分散不均使得电场发生变化从而影响电位分布，产生悬浮电位，使得内部阀片电位分布不均，从而产生电流，若是电流很大，会使电流集中的阀片部位温度升高进而被烧熔， 导致阀片损坏。套管脏污及受潮时沿其外表面的泄漏电流也会明显增大。

1.2 内部受潮影响

氧化锌阀片有优良的非线性伏安特性和高涌流能力，正常运行时阀片仅有几百微安泄漏电流流过，且主要为容性电流分量，阻性电流分量仅占10%～15%。

目前MOA基本是单柱紧凑结构，内部腔室小，随温度变化内腔空气会产生膨胀和收缩作用，会让密封不良的微小漏孔变大，导致潮气入侵，当MOA内部受潮时其导电性增加使泄漏电流增大，严重受潮时沿阀片表面和套管内壁表面会产生爬电， MOA内部受潮时泄漏电流阻性分量的增加不会随时间的变化而减小。在轻微受潮情况下，由于ZnO阀片电容很大使得只有受潮阀片自身泄漏电流阻性分量增大而发热；当受潮严重时，阻性电流分量显著增大，在受潮阀片温度升高的同时，非受潮阀片的有功损耗增加导致明显发热。

1.3 氧化锌阀片老化影响

正常运行时MOA泄漏电流主要为容性电流分量，当阀片发生老化时，特别是在老化初期，总泄漏电流、容性电流分量基本无变化，但阻性电流分量会明显增加，同时元件有功损耗增加、发热增加。在产品制造中无法保证氧化锌阀片均一性完全一样，一般会有部分阀片先开始老化，因为阻性电流分量增加使得其它正常阀片发热增加而开始老化，导致阀片整体老化加速，形成恶性循环，最终导致MOA发生热崩溃。

设备的预控管理一般以现场巡视检查及清扫维护为基础，结合定期测试对结果进行技术诊断，可以有效判断设备的健康状态。通过定期测试数据诊断分析和定期预防性试验数据分析，可以分析出设备的劣化倾向。据上文分析，MOA内部故障可测特征主要表现为泄漏电流阻性分量增大和发热，因此可以定期对MOA进行热红外成像检测分析和泄漏电流阻性分量的测试分析是MOA预控管理的有效手段，可以有效的判断MOA健康状态和分析其劣化倾向和程度。

2 红外热成像检测分析

MOA正常运行时其泄漏电流含有一定的阻性分量，因此阀片消耗一定的有功功率，由于阀片是平均布置，其发热表现为整体均匀性的，目前MOA一般采用瓷套管紧凑封装结构，热图像特征显示是轻微整体发热，较热点通常在靠近上部位置，并且整体发热大致均匀。在MOA内部受潮后，在受潮早期体现为受潮阀片本身发热增加，热成像表征为受潮部位的局部发热；受潮加重后会进一步加大非故障阀片发热，当受潮继续恶化时，非受潮阀片发热也会明显增大，甚至超越受潮阀片的发热量，热成像特征是过热图像中有局部较暗区域。由于MOA内部故障初期温度变化并不十分明显，热图像特征变化比较细微，需要运用同类型MOA热图像比较、连续红外检测、图像档案比较分析等各种判断方法进行仔细分析，同时要选定合适的现场测试环境、测试方法和测试仪器等，同时建立红外热图像分析数据库进行纵向、横向比较。

3 泄漏电流阻性分量检测分析

MOA的总泄漏电流和其阻性分量变化表征了氧化锌阀片的老化和受潮程度，当发现阻性电流分量有增量超一倍时，应停电做预防性试验，可以做到准确判断。常用的泄漏电流及其阻性电流分量测试方法有多种，但在实际测试中泄漏电流阻性分量测试结果受各种因素影响，因此在测试时需要排除、考虑各类干扰因素并对测试结果进行横向和纵向比较，确保测试结果能够反映泄漏电流阻性分量的真实变化趋势。

1）MOA两端电压波动及谐波含量、电磁干扰对测试影响：由于正常时阻性电流分量仅占总泄漏电流10%～15%，当MOA两端电压波动时，阻性电流分量幅度波动要大很多，因此在进行测试时应记录电压值； MOA设备相间及与相邻带电设备之间的容性耦合干扰，电压的谐波状况，会使泄漏电流向量角发生复杂变化，致使其阻性分量测试不准，但是阻性电流分量的基波峰值受影响很小，因此现场测试中可以采取阻性电流基波峰值进行判断。

2）MOA表面的脏污会使得阀片的电压分布不均而使得其内部泄漏电流增加，此外脏污程度、环境温湿度变化时MOA外表面泄漏电流变化较大，导致阻性电流分量的测量不准确。因此在维护中要注意保持MOA套管外表面的清洁，为了提高套管外表面的耐污水平，可以在套管外表面涂RTV涂料，但是禁止在MOA套管上装设防污闪伞裙。

3）温度、湿度对泄漏电流的影响：a.由于MOA内部空间紧凑，散热条件较差，正常运行时有功损耗发生的热量会使阀片的温度升高，温度升高又会使得阻性电流分量增大，在实际运行中不同气象条件、时间下的阀片温度变化范围比较大，使得阻性电流分量的变化范围也很大。b.MOA泄漏电流与MOA的本身各部位间电容及对地电容有关，在湿度发生变化时，套管外表面的物理状况发生了改变，瓷套管外表面和内部ZnO阀片的电位分布也发生变化，引发泄漏电流变化。因此进行泄漏电流分析时，应选择合适的环境条件并记录环境温度、湿度等，同以前检测记录进行横向、纵向比较。

4 预控管理方法的实施

综上文分析，MOA的带电测试为其运行状况评估分析提供了依据，提供了故障早期诊断的手段，通过建立设备档案，建立测试分析数据库，结合运行记录、异常及缺陷记录和预防性试验结果等，可以对设备做到有效的预控管理。

要做到避雷器的预控管理，需要做一系列综合性的工作：

1）建立避雷器的管理标准，对设备安装、运行检查维护及要求、检修及试验要求、状态分析、缺陷管理和评级、事故及故障处理、更新改造和报废等方面作出具体规范要求；

2）建立设备档案，包含设备安装交接资料、维护记录、异常及缺陷记录、预防性试验记录等；

3）设备状态分析记录，包括日常点检记录，专业点检分析，定期带电测试记录及分析，综合分析，异常分析等。预控管理是设备运行过程中的数据积累和分析及反馈管理，运用科学的技术手段对设备状态进行评估，体现了“早发现隐患，不发生故障”的预控管理理念。

根据相关技术资料研究显示，导致MOA损坏的因素有过电压（雷击、系统操作过电压）、接地电阻过大导致反击、污闪、设备质量不良等，由于氧化锌阀片从老化至劣化的速率的非规律性及外界因素的随机性，故障原因中仍然有一定比例无法明确，因此需要在实际工作中多探索、研究、实践并总结经验，以完善MOA的预控技术管理。

参考文献：

[1] DL/T664-2008.带电设备红外诊断应用规范.

[2] DL/T 474.5-2006.现场绝缘试验实施导则.避雷器试验.