基于带电检测技术的金属氧化物避雷器缺陷分析

陈瑞 潘凌 兰柏

摘 要：电力被称为“国民经济的先行官”，对于保证电力系统平稳运行具有十分重要的意义。金属氧化物避雷器作为最主要的防护设备，在电力系统中被普遍应用，一方面它具有性能稳定、寿命长等特点，但另一方面它也有着客观存在的局限性，例如长期使用会产生发热、绝缘性下降的问题。因此，在实际运行中应充分利用现有带电检测技术综合分析金属氧化物避雷器的缺陷。本文简要分析了金属氧化物避雷器的结构以及其具体缺陷，并提出了相应的建议，旨在为相关带电检测工作提供参考。

关键词：带电检测技术；金属氧化物避雷器；电力

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.24.150

0 前言

输变电设备中使用的金属氧化物避雷器用来保护绝缘免受过电压危害，被广泛应用于发电、输电、变电及配电系统中，它的运行状况对整个电力系统的稳定性有着直接影响。通过总结分析金属氧化物避雷器的运行情况发现避雷器长时间运作会产生一些缺陷，在此背景中，如何有效检测金属氧化物避雷器的缺陷十分重要。近些年，国内的避雷器带电检测技术逐步被推广应用，经过反复检测试验认识了避雷器产生缺陷的原因及类型，并积极采取相应措施予以治理，旨在保证变电站避雷器带电检测工作的顺利开展。

1 金属氧化物避雷器结构

金属氧化物避雷器主要由以下部分组成：主体元件、接线盖板、绝缘底座均压环以及压力释放装置等。当避雷器在运行时发生超负载或意外情况时，压力装置会自动调节动作，避免事故的发生。同时，避雷器的绝缘底座上装有显示自身运行状态的监测器。金属氧化物避雷器的基本结构是阀片，核心原件材料为氧化锌电阻片，呈圆饼形或环形，该材料具有保护特性好、通流能力大、结构简单和稳定性好等特性。当前使用的无间隙结构金属氧化物避雷器仅用氧化锌电阻片，无串联间隙。

2 检测方法

通过总结分析利用红外热成像、阻性电流测试等带电检测技术发现避雷器的缺陷的典型案例，并通过停电试验的方式验证了测试结论，充分说明目前所应用的带电检测技术能够有效发现避雷器的内部缺陷[1]。

2.1 带电检测

当前对金属氧化物避雷器的帶电检测手段主要是红外热成像与阻性电流测试。红外热成像检测技术具有不停电、不取样、不接触的特点，能够保证检测结果直观准确，且应用范围广。在运行过程中，当避雷器电阻片老化后会加剧发热，与在相同作业条件下的其他类型避雷器相比，金属氧化物避雷器的整体或局部温度偏高，温差不断加大，通过红外热成像检测技术能够准确发现这一缺陷。此外，阻性电流测试同样是一种有效检测避雷器缺陷的手段，当避雷器劣化或存在隐患时，Ix反应最为迅速，全电流Ix会随着避雷器的故障程度而逐渐增大。利用数字化测量与分析技术，并结合专业的检测仪器可以将阻性电流从Ix中精准地分离出来。当阻性电流数值持续增加时，应对其原因进行深入剖析并定期进行检测，当数值快速增加时，需要立即进行停电检查，避免发生意外。

2.2 停电试验与解体

为确认金属氧化物避雷器的缺陷原因，因此需要按照相关规程对避雷器进行停电试验与解体检查。（1）停电试验。停电试验主要是检测避雷器漏电电流以及底座的绝缘电阻。《输变电设备状态检修试验规程》规定：金属氧化物避雷器U1mA的初值差应不超过±5%且不低于《交流无间隙金属氧化物避雷器》的规定值，0.75U1mA漏电电流初值差小于30%或小于50μA。通过总结学者们的相关停电试验数据发现避雷器内部绝缘状况较差，阻性电流分量由于氧化锌电阻片的特性发生变化而增加，从而致使避雷器本体温度增加。（2）解体检查。对避雷器进行解体检查以进一步了解避雷器内部状况，并验证上述试验结果。采用金属铝板与防爆膜在避雷器的瓷瓶两端密封，填充干燥的氮气，下节避雷器铝质保护板边缘有明显锈蚀、防爆膜破裂、密封状况较差，芯体受潮严重。

3 缺陷类型及原因

3.1 缺陷类型

按照部件类型可将金属氧化物避雷器缺陷分为自身缺陷、外绝缘缺陷、接地引下线缺陷、引流线缺陷、底座缺陷、监测器缺陷等。缺陷的表现形式主要包括：过热、泄漏电流指示值超标、下泄漏电流超标等。

3.2 原因分析

由于金属氧化物避雷器具有结构简单，内部介质单一的特点，因此受潮、电阻片老化是金属氧化物避雷器产生缺陷的主要原因。结合带电检测、停电试验与解体检查的结果可判断产生缺陷的具体原因为：密封状况差导致机体进水受潮，或使用了质量不过关的氧化锌电阻片，使其在运行过程中发生异常老化、劣化的缺陷。此外，近年来避雷器附件缺陷率逐渐增高，在使用过程中因质量问题也会引发故障[2]。同时，部分制造厂家盲目追求经济效益，以次充好，他们为避雷器生产的配套附件质量低劣，不符合生产相应标准。

4 建议

（1）受潮、电阻片老化是金属氧化物避雷器产生缺陷的主要原因，因此必须对避雷器进行定期检查，避免发生局部放电甚至爆炸等意外事故。（2）综合利用红外热成像等带电检测技术可以有效发现避雷器内部缺陷，避免运行故障。（3）在检测时应尽量排除外界因素对数据的干扰，保证结果准确，有参考价值。（4）加强监管，作为电网安全运行的重要防护设备，对于金属氧化物避雷器需要严格把控产品质量，将责任到人落实到位，禁止质量不过关的产品流通。（5）避雷器在运输过程中应注意紧固，避免受到强力冲击。（6）在条件允许的情况下，对避雷器进行定期停电检查，同时可采取必要的避雷器瓷套防污措施等，促进设备可靠运行。

5 结语

本文介绍了金属氧化锌避雷器的结构、检测方法，结合缺陷分析有针对性地提出运行维护措施与建议，可有效防范避雷器故障，促进电网安全运行。

参考文献：

[1]王鹤许，刘海峰，李俊卿.金属氧化物避雷器典型缺陷分析[J].河北电力技术，2012（31）.

[2]范敏，姜方财等.基于带电检测技术的金属氧化物避雷器缺陷分析[J].电瓷避雷器，2017（02）.