基于带电检测技术的氧化锌避雷器泄漏电流异常诊断与分析

周杰，张翾喆，丁凯，叶可，朱宏法，王志

（国网浙江省电力有限公司超高压分公司，浙江 杭州 311100）

目前，金属氧化锌避雷器（MOA）广泛应用于电力系统，其运行的可靠性将直接影响着电力系统的安全。近年来，在电网实际运行中，MOA 的爆炸事故时有发生，据某生产厂家对其产品在运行中遭受损坏的MOA 事故分析统计发现，78%是因密封不良受潮引起，22%是因为装配过程中干燥不彻底导致电阻片受潮引起。本文利用阻性电流测试、红外测温、高频电流局放等带电检测技术发现避雷器缺陷，结合停电试验及解体过程情况，综合分析其原因，提出下一步处理和预防措施。

1 概况

2022 年1 月，某500kV 变电站运维人员例行巡视过程中，发现3 号主变1 号电容器35kV 避雷器B 相泄漏电流达1.6mA，超过正常值1.2mA 的1.2 倍，排除表计和环境因素后，判断为本体异常。

该避雷器外护套为复合硅橡胶材质，内部主要部件包括上下电极（电极为铁质材料，无镀锌层）、压紧弹簧、氧化锌电阻片（共18 片）、导电杆、绝缘筒、出线螺栓（接地引出端子）、绝缘套。该避雷器共存在三处密封结构，上、下电极处采用环氧胶密封，出线螺栓处采用密封垫和螺栓孔自密封。结构示意图如图1 所示。

图1 避雷器内部结构示意图

2 诊断试验

现场对该异常避雷器开展红外测温，未见明显异常，随即对其开展泄漏电流、高频局放等诊断试验。

2.1 泄漏电流试验

阻性电流检测数据，B 相全电流Ix 为1.649mA，阻性电流Ir 为0.797mA，结果为劣，不合格，A、C 相结果合格，相关检测数据如表1 所示，阻性电流检测无历史数据。

从表1 可以看出，B 相的全电流值、阻性电流值均明显大于A、B 相，其中B 相的全电流值分别是A 相和C相的1.6 倍和1.65 倍；B 相阻性电流值分别是A 相和C相的13.07 倍和7.38 倍。根据Q/GDW 11369—2014《避雷器泄漏电流带电检测技术现场应用导则》，在进行横向比较时，同一厂家、同一批次、同相位的产品，如果全电流或阻性电流差别超过70%，那么即使参数不超标，避雷器也有可能异常。现场随即将该避雷器退出运行。

2.2 高频局放试验

采用PD Check 高频局放仪对避雷器三相本体分别进行高频局放检测，B 相存在异常高频局部放电信号，呈绝缘类放电特征，A、C 相未见明显异常局部放电信号，检测图谱如图2 所示。

图2 B 相高频局放检测图谱

2.3 直流1mA 电压（U1mA）及0.75U1mA 下泄漏电流试验

避雷器三相本体进行直流1mA 电压（U1mA）及0.75U1mA 下泄漏电流试验，试验数据如表2 所示。

表2 某35kV 避雷器现场直流试验数据

由表2 看出，B 相避雷器U1mA 初值差48.6%（规程要求初值差不大于±5%），I0.75U1mA 为252.4μA（规程要求不大于50μA），不满足规程Q/GDW 1168—2013《输变电设备状态检修试验规程》规定要求值。A、C 相试验数据合格。

2.4 工频参考电压、持续电流及脉冲局放试验

对该避雷器施加工频电压进行工频参考电压、持续电流和局部放电测试，测试数据如表3 所示，脉冲局放图谱如图3 所示。

表3 工频参考电压、持续电流及脉冲局放试验数据

图3 脉冲局放试验图谱

由表3 看出，B 相避雷器1mA 工频参考电压28.9kV，持续运行电压Uc 下全电流IX为2395μA、阻性电流峰值IRP 为2391μA。由图3 看出，B 相避雷器在1.05Uc下的局部放电量为41PC，图谱呈现内部绝缘放电特征。

3 返厂解体检查

3.1 解体检查

解体前，对3 号主变1 号电容器35kV 避雷器B 相外观进行检查，绝缘子外表面无破损龟裂情况，无放电痕迹。

从B 相避雷器顶部削除硅橡胶外护套，切割后，分离出上电极和压紧弹簧，检查发现，上电极（电极为铁质材料，无镀锌层）朝压紧弹簧的一面存在明显锈蚀痕迹。

将避雷器下部切割开，分离出出线螺栓导电环和下电极，检查发现，下电极朝出线螺栓的一面存在明显锈蚀痕迹。将出线螺栓导电环与绝缘筒分离，检查发现，导电环外侧（出线螺栓孔侧面）存在明显锈蚀痕迹，如图4 所示。

图4 避雷器下电极

将出线螺栓导电环与绝缘筒分离，检查发现导电环外侧（出线螺栓孔侧面）存在明显锈蚀痕迹，如图5 所示。

图5 避雷器下电极导电环

将上电极和下电极分别沿侧面切割开，上下电极采用环氧胶密封，检查未发现明显异常。

从压紧弹簧下方外护套切割口处依次取出氧化锌电阻片（共18 片），检查发现，其中第1 ～4 及18 片电阻片存在明显受潮痕迹。

3.2 避雷器氧化锌电阻片试验

3.2.1 电阻片直流试验

对拆解下来的B 相避雷器电阻片（共18 片）进行直流1mA 电压（U1mA）及0.75U1mA 下泄漏电流试验，仅第6 ～12 片电阻片直流1mA 电压合格，第7 片0.75U1mA 下泄漏电流合格，其他数据均不合格，试验数据如表4 所示。

表4 电阻片直流试验数据（部分）

3.2.2 电阻片烘干后直流试验

选取B 相避雷器第2-5、17、18 片共6 片劣化氧化锌电阻片在130℃恒温下烘烤5h 后，进行直流1mA 电压（U1mA）及0.75U1mA 下泄漏电流试验测量，试验数据均合格，恢复正常。

3.3 正常相避雷器水煮试验

对C 相（正常相）避雷器进行42 小时水煮试验（盐水煮），密封试验合格，直流1mA 电压（U1mA）及0.75U1mA 下泄漏电流试验及工频脉冲局放试验合格。

4 结语

氧化锌电阻片烘干后直流试验合格，可基本判断阀片本身并未出现老化或者劣化现象，这是本次红外测温未发现明显异常的原因。综合现场检测、解体前试验及解体检查情况，判断该避雷器B 相泄漏电流异常原因为避雷器内部受潮。总结经验如下：

（1）避雷器阻性电流测试是发现避雷器内部故障的有效检测手段，同时结合红外测温和停电诊断试验，三者互相验证，可以大大提高避雷器缺陷诊断的准确性。

（2）避雷器生产厂家应加强生产工艺和生产过程的管控，对重点环节和部件严格把关，严格开展出厂检验，防止类似因设备缺陷引发的事故发生。

（3）对于同厂家同型号的设备，重点做好运行状况的运维巡视，综合利用避雷器阻性电流测试、红外测温等带电检测及在线监测等有效手段，对避雷器进行常态化检测，确保设备安全稳定运行。