一起110 kV避雷器参数异常事件分析

程现铁，李 斌，杜坤坤，曾 振，国 翠

（国网山东省电力公司济宁供电公司，山东 济宁 272000）

0 引言

避雷器是电力系统的重要电力设备，作用是当系统中出现危及设备的各种类型过电压时，限制过电压幅值，保护电力设备安全运行。金属氧化物避雷器由金属氧化物阀片串联组成，无并联电阻和火花间隙，阀片的电阻值和通过的电流有关，电流大时电阻小，电流小时电阻大，在运行电压下，阀片相当于一个很高的电阻，阀片流过很小的电流，过电流流过时，通过较大电流维持适当的残压，从而起到保护设备安全的作用［1-2］。金属氧化物避雷器具有优良的非线性特性和较大的通流容量，在电力系统中已基本取代了其他类型的避雷器，广泛应用于各电压等级的配电装置、电容器组、高压电缆、变压器和电抗器的中性点、全封闭组合电器等场所。由于没有放电间隙，避雷器电阻片长期承受工频电压的作用，其内部的电阻片特性和绝缘状况逐渐发生变化，出现受潮或老化现象，导致泄漏电流超标，严重影响电网设备安全稳定运行［3］。针对220 kV某变电站110 kV金属氧化锌避雷器在交流泄漏电流检测过程中出现的异常数据，通过红外测温，停电例行试验和解体检查确定避雷器数据异常原因。

1 带电检测

1.1 交流泄漏电流测试

试验人员使用氧化锌避雷器带电测试仪对避雷器进行交流泄漏电流测试，测试运行电压下避雷器的电流电压相角φ、全电流数值Ix、总阻性电流峰值Irp、阻性电流基波峰值Ir1p，测试数据如表1所示。Q/GDW 1168—2013《输变电设备状态检修试验规程》规定，阻性电流初值差不超过50%且全电流不超过20%，当阻性电流增加0.5倍时应缩短试验周期并加强监测，增加1倍时应停电检查［4］。由表1可以看出从2015年6月开始B相避雷器的阻性电流特征数据Irp和Ir1p出现增长趋势，而φ角呈现下降趋势，随后缩短检测周期，于2015年12月28日再次进行测试，发现同样变化趋势，但阻性电流不超过50%，全电流初值差不超过20%，未超出规程要求。2016年5月9日带电检测数据显示，阻性电流出现大幅度增长，阻性电流初值差已超过100%，达到105%，全电流初值差21.6%已超过20%，φ已处于75°～77°区间，表明避雷器性能较差，与同间隔其他相测试数据相比也存在较大差值，说明避雷器异常，可能存在阀片受潮或老化的现象，需要进一步检测分析。

表1 避雷器带电检测数据

1.2 红外测温

为了进一步确定B相避雷器是否存在异常，使用红外测温仪对避雷器进行精确测温，红外图像如图1所示，由图1可以看出避雷器上下部温度呈现明显温度差异，上部最高温度高于下部最高温度1.5℃。避雷器属于电压致热型设备，当精确测温避雷器本体不同部位温差大于0.5℃就应引起注意［5］，本次测温温差上下部温差达到1.5℃，属于严重缺陷。上部温度高于下部温度说明受潮或老化的阀片位于避雷器的上半部分。

图1 B相避雷器红外测温图像

2 停电试验与解体检查

变电检修人员经申请调度批准，在停电并做好安全措施后对避雷器进行试验，测试避雷器1 mA时的直流参考电压U1mA和 75%U1mA下的直流泄漏电流，试验数据如表2所示。可以看出A和C相1 mA下直流参考电压初值差不超过±5%，75%U1mA下直流泄漏流初值差低于30%，符合规定［4］。B相1 mA下直流参考电压明显降低，已低于铭牌要求的最小值148 kV，初值差超过±5%，已达到-7.0%，75%U1mA下直流泄漏流已达到52 μA，超过要求的 50 μA，初值差也远高于要求的30%，达到+173.7%，说明避雷器的非线性特性不符合规定，避雷器存在阀片受潮老化或瓷群破损的可能［6-7］。B相避雷器不适合继续运行，将避雷器更换，更换后的避雷器试验合格，重新投运。

表2 例行试验避雷器U1mA和75%U1mA下直流泄漏电流数据

为查找原因，对更换下来的B相避雷器进行解体检查，解体后发现避雷器上半部分从上数第3节和第4节阀片处有明显水渍，阀片外表面有白色盐类生成物，上半部分的阀片护套开口处也有白色盐类生成物，绝缘套筒体内壁对应第3节和第4节阀片位置和阀片护套开口处有同样形状的水渍痕迹和白色盐类生成物，说明避雷器受潮，造成避雷器受潮的原因是避雷器密封工艺不良，潮气由上部进入避雷器，导致上部阀片受潮。

图2 B相避雷器解体检查

解体后对阀片进行直流参考电压与泄漏电流电气试验分析。避雷器阀片共34个，将阀片从中间位置分开分为上、下两部分，17个阀片为一部分，分别对上、下部分进行直流参考电压与泄漏电流试验，试验数据如表3所示。

表3 B相避雷器阀片的U1mA和 75%U1mA下直流泄漏电流数据

由试验数据可以看出，下半部分阀片的直流参考电压和泄漏电流正常，上半部分阀片的直流参考电压远低于下半部分，直流泄漏电流也远高于下半部分，说明上半部分阀片受潮老化严重，非线性特性已不满足要求。解体试验结果与红外测温图像中避雷器上部温度高于下部是吻合的。

3 结语

现阶段状态检修背景下，应严格按照检修周期对避雷器进行带电和停电例行试验，并确保试验数据的真实性和准确性，以便及时发现避雷器劣化等故障。当金属氧化锌避雷器阀片受潮或老化时，阻性电流幅值增加很快，监测阻性电流可以有效地监测避雷器绝缘状况。综合应用交流泄漏电流、红外测温等带电检测方法和停电例行试验对避雷器进行分析判断，可及时发现避雷器缺陷。对避雷器进行解体试验能更好地查明设备缺陷，对于判断设备缺陷类型和做好预防措施具有重要意义。