无间隙金属氧化物避雷器的异常诊断
2022-07-19刘俊杰
刘俊杰
（国网北京市电力公司检修分公司，北京 丰台 100068）
避雷器是释放雷电或兼能释放电力系统操作过电压能量，保护电工设备免受瞬时过电压危害，又能截断续流，不至引起系统接地短路的电器装置。在各种结构类型的避雷器中，无间隙金属氧化物避雷器因具有动作迅速、通流容量大、残压低、无续流等有点，而被广泛使用。因此，对无间隙金属氧化物避雷器的了解和研究应得到充分重视。
1 结构和特点
金属氧化物避雷器的基本结构是阀片，阀片用氧化锌（ZnO）为主要材料，掺以少量其他金属氧化物添加剂经高温焙烧而成，具有良好的非线性压敏电阻特性，因此又叫压敏避雷器。
金属氧化物阀片具有极为优越的非线性特性。正常工作电压下金属氧化物避雷器的电阻值很高呈绝缘状态仅有0.2 mA左右的电流通过；当过电压侵入时，其阻值急剧降低漏放过电流，使与避雷器并联的电器设备的残压被抑制在安全值以下。当有害过电压消失后，迅速恢复高电阻而呈绝缘状态。
2 异常现象及原因
金属氧化物避雷器的异常现象主要表现为避雷器发热和泄露电流异常。造成异常现象的原因主要是密封不良和阀片老化。
密封不良是因为生产厂家的生产工艺不佳造成金属氧化物避雷器密封破损，或采用的密封材料抗老化性能不稳定，在温差变化较大时或运行时间接近产品寿命后期，造成其密封不良后使潮气浸入，导致内部绝缘水平下降。
阀片老化是由于阀片长期承受工频电压作用而产生劣化，引起电阻特性的变化，导致流过阀片的泄漏电流增加，电流中的阻性分量急剧增加，使阀片温度上升而发生热崩溃，甚至造成与瓷套内部放电，可引起系统单相接地，放电严重时避雷器内部气体压力和温度急剧增高，而引起金属氧化物避雷器本体爆炸。
3 异常判断标准
GB 11032—2010《交流无间隙金属氧化物避雷器》第6.19条规定：0.75倍直流参考电压下泄漏电流一般不超过50μA。
DL/T 664—2008《带电设备红外诊断应用规范》附录B规定：电压致热型设备避雷器温差大于0.5～1℃，缺陷性质定性为危急缺陷。
Q/GDW 1168—2013《输变电设备状态检修试验规程》第5.16.1.1条规定：阻性电流初值差≤50%，且占全电流比值≤20%；U1m电压初值差不超过±5%且不低于GB 11032—2010《交流无间隙金属氧化物避雷器》规定值（注意值），0.75U1m泄露电流初值差≤30%或≤50μA；第5.16.1.4中规定：通过与历史数据及同组间其他金属氧化物避雷器的测量结果相比做出判断，彼此应无显著差异，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 某变电站避雷器异常情况简析
2020年，某变电站避雷器C相带电测试，全电流及阻性电流试验数据异常。红外测温C相避雷器相比A、B相相差10℃，属于危急缺陷。立即停电后，C相绝缘电阻试验结果明显降低。对C相避雷器进行解体检查，发现避雷器顶部处存在漏水沙眼且内部阀片受潮严重。
4.1 带电检测
某变电站避雷器C相带电测试结果相比A、B相明显偏大，如表1所示。
表1 避雷器带电测试结果
现场检查C相避雷器泄漏电流表读数偏大。
2019年，对该变电站避雷器带电测试，三相均合格，如表2所示。
表2 避雷器带电测试结果
C相避雷器本次阻性电流分量相比上次测试结果约为5.38倍，不符合Q/GDW 1168—2013《输变电设备状态检修试验规程》要求。
4.2 红外测温
避雷器C相下截测温结果偏高，且与A相温差10℃，不符合DL/T 664—2008《带电设备红外诊断应用规范》标准。
4.3 状态监测
状态监测人员现场进行高频测试，发现C相有轻微局放。
4.4 诊断性试验
停电后，对三相避雷器进行诊断性试验，发现C相绝缘电阻明显降低，耐压试验电压无法升高，如表3所示。
表3 避雷器诊断试验结果
2020年，该变电站避雷器停电试验三相均合格，如表4所示。
表4 避雷器2020年停电试验结果
4.5 解体分析
解体过程中发现C相避雷器最下端垫块存在水渍，且在避雷器内腔中有水流出，如图1所示。
图1 避雷器解体照片
顶部及底部垫块、阀片均有不同程度的受潮、氧化现象。
拆除避雷器内部阀片后，将避雷器倒置注水，进行外壳密封性检查，发现在避雷器顶部处存在漏水沙眼，如图2所示。
图2 避雷器外观检查照片
解体检查结果验证了各类监测结果及诊断性试验结论的正确性。
5 运维检修策略
关于无间隙金属氧化物避雷器，应加强对红外测温、带电检测试验及状态监测结果的分析，巡视期间注意对避雷器泄漏电流表进行检查。对不同相间或节间超出1℃温差的避雷器应列危急缺陷。对状态监测结果异常或泄漏电流表异常的金属氧化物避雷器，按照缺陷定性关注相关异常情况并及时上报。
在雨季期间，应格外加强对无间隙金属氧化物避雷器开展相关巡视及检测工作。
