在線監測技術在避雷器缺陷分析中的應用

劉 沖，陳 達，王文敏，林 峰，李翔翔

（國網浙江省電力公司溫州供電公司，浙江 溫州 325000）

在線監測技術在避雷器缺陷分析中的應用

劉 沖，陳 達，王文敏，林 峰，李翔翔

（國網浙江省電力公司溫州供電公司，浙江 溫州 325000）

針對一起220 kV避雷器泄漏電流帶電檢測數據異常案例，結合紅外測溫以及停電后的直流泄漏電流測試，最終發現并驗證了該泄漏電流異常的原因是避雷器表面污穢，避免了對設備的過修。結合此次疑似故障的原因分析，提出了對此類問題的解決方案以及避雷器狀態檢測時應注意的問題。

氧化鋅避雷器；帶電檢測；在線監測；避雷器表面污穢

0 引言

避雷器是保證電力系統安全運行的重要設備，通過吸收雷電過電壓、操作過電壓等，保護發電廠、變電站及輸電線路免受過電壓損壞[1-3]。近年來，氧化鋅避雷器因其電阻片具有優異的非線性特性，已逐漸取代了其他類型的避雷器[4，5]，成為電力系統新一代過電壓保護設備。但是，在避雷器運行過程中，由于長期承受較高的運行電壓，閥片會逐漸劣化[6]，將導致泄漏電流增大[7]。而泄漏電流的阻性分量將形成有功損耗，使閥片溫度升高，嚴重時可能引起氧化鋅避雷器爆炸。

本文針對在某變電站避雷器帶電檢測中發現的泄漏電流超標事件，結合該組避雷器泄漏電流的長時間在線監測數據、紅外熱成像以及停電后的直流泄漏電流測試，綜合分析確認引起該泄漏電流異常的原因是避雷器表面污穢，從而避免了對設備的過修。

1 避雷器在線監測設備簡介

隨著狀態檢修工作在浙江省電力公司的全面實施，帶電檢測以及在線監測技術在系統內得到越來越多的應用。避雷器泄漏電流在線監測設備在溫州供電公司也得到了廣泛的應用，其組網結構如圖1所示。

圖1 避雷器在線監測設備組網結構

避雷器在線監測系統的采集終端直接采集現場TV（電壓互感器）的電壓和氧化鋅避雷器的泄漏電流，并以TV電壓作為參考向量計算氧化鋅避雷器的全電流和阻性電流等有關參數。泄漏電流采集使用穿芯式高精度零磁通電流傳感器，以保證現場一次設備的完整性。

每臺避雷器上均安裝1個避雷器信號處理單元，采集到的電流信號經處理后傳輸至在線監測集中控制器，然后再傳輸至間隔匯控柜處的避雷器監測IED（變電站智能電子設備）處，結合采集到的TV電壓端子箱處的電壓信號，對數據進行綜合分析，將分析結果通過系統服務器在監測后臺以及PMS（生產管理系統）中予以展示。

2 避雷器帶電檢測發現的問題

溫州供電公司運維人員在對某220 kV變電站進行巡視時，發現220 kV正母、副母、1號主變壓器和2號主變壓器的220 kV避雷器三相本體泄漏電流自8月以來均比正常時增加了1．4倍，達到了0．7～1．2 mA。該批次避雷器型號為Y10W－200/520W，均由同一生產廠家生產，生產日期為2007年3月，并于2007年6月投入運行。

針對巡視中發現的問題，技術人員于2013年8月7日對這幾組避雷器進行了運行狀態下的全電流及阻性電流檢測，其中副母避雷器的檢測數據以及歷史數據如表1所示，其余間隔數據與此間隔類似。

表1 副母避雷器帶電檢測數據

從表1數據可以看出，避雷器的全電流較上次的檢測值均有明顯增加，阻性電流占全電流的比例也大大增加，損耗值更是增加了近5倍。因此，從此次檢測數據以及數據的變化趨勢來看，該批次避雷器存在缺陷的可能性較大。

為了對避雷器狀態做進一步判斷，檢修人員于8月7日夜間對相關避雷器進行了紅外熱成像測試，其中一相避雷器的紅外熱成像圖譜如圖2所示。

圖2 避雷器紅外熱成像圖譜

避雷器上節下部有幾圈發熱帶，最高溫度達39．7℃，而不發熱的避雷器的溫度僅為31℃，溫升為8．7℃。該批次其余幾只避雷器也有類似的局部發熱現象。若據此判斷，則該批避雷器內部存在絕緣缺陷的可能性很大，需要停電進行處理。

3 在線監測數據分析

該批次避雷器帶泄漏電流全電流及阻性電流在線監測裝置，實現對避雷器的實時監控，監測數據實時上傳至生產管理系統，可以隨時對監測數據進行查看和分析。

從220 kV副母避雷器泄漏電流的在線監測歷史數據中可以發現，泄漏全電流及阻性電流變化呈規律性分布，每天8∶00—17∶00期間的數據均為正常，17∶00—7∶00數據均偏大，并呈周期性變化。其余避雷器情況與220 kV副母避雷器類似。

分析認為：若避雷器內部有絕緣故障，則在運行電壓下的泄漏電流應該一直保持為較大的數值，而不會呈現周期性變化。因此，結合在線監測數據的變化，初步判斷本次避雷器泄漏電流異常可能是由避雷器表面穢污所致。因為環境濕度隨著時間的變化近似呈周期性變化，夜間濕度較大，白天濕度較小，當避雷器表面臟污時，其泄漏電流將隨濕度變化出現白天數據趨向正常，而夜間數據趨向于異常的現象。

4 避雷器停電檢查過程

為了進一步確認該批次避雷器的狀態，在不影響供電的情況下，對副母Ⅰ段避雷器停電進行了直流1 mA下參考電壓U1mA及0．75倍U1mA下泄漏電流I0．75U1mA測試，A相的測試數據如表2所示，B，C兩相與A相類似。

表2 避雷器直流泄漏電流測試數據

直流1 mA下參考電壓U1mA處于正常范圍（U1mA的初值差要求不超過±5%[8]），而 0．75倍U1mA下泄漏電流I0．75U1mA超出了初值十余倍，且遠大于規程要求的50 μA[8]，確實存在泄漏電流嚴重超標的問題，證實前期帶電檢測及在線監測數據是準確的。為了排除表面泄漏電流的影響，用無水酒精對A相外表面進行了處理，同時對流經外表面的泄漏電流進行了屏蔽，并再次對U1mA及I0．75U1mA進行測試，測試結果見表3。說明I0．75U1mA已恢復正常，證實泄漏電流異常確實是由表面污穢所引起。

表3 處理后避雷器直流泄漏電流測試數據

對于避雷器紅外熱成像測試時部分瓷裙發熱的現象，初步分析認為，由于避雷器發熱部位污穢較為嚴重，使得表面電阻大大減小，而避雷器上的電壓是按照電容分布的，因此會在局部污穢較嚴重的地方產生較大的有功損耗，從而導致局部發熱。

5 結論

（1）避雷器全電流及阻性電流的在線監測數據能反映避雷器泄漏電流的變化趨勢，為正確判斷避雷器絕緣狀況提供有力的支持。

（2）避雷器泄漏電流帶電檢測數據變化在一定程度上可反映避雷器本身絕緣水平，但不能單純以某次數據的躍變對避雷器絕緣水平進行缺陷認定。有條件時可借助避雷器在線監測的歷史數據進行綜合分析，以有效避免誤判和造成不必要的停電檢修工作。

（3）當避雷器表面有局部臟污時，在臟污的位置會產生局部過熱，可能導致因紅外熱成像而對避雷器狀態產生誤判斷。

（4）建議有條件時為避雷器增裝低壓屏蔽環，可有效避免因避雷器表面臟污而導致的避雷器帶電檢測或者在線監測泄漏電流增大。

（5）若避雷器表面臟污過于嚴重，在極端天氣下可能會在外表面形成爬電。因此，發現污穢嚴重時，應在適當時機進行清潔處理。

[1]李慶玲，王興貴，李效珍，等．氧化鋅避雷器應用一些問題探討[J]．高壓電器，2009，45（2）∶130－131．

[2]楊曉亮，徐建源，林莘，等．避雷器對GIS中快速暫態過電壓的影響[J]．電工電能新技術，2011，30（1）∶74－78．

[3]李慶玲，程濟兵，王曉燕，等．輸電線路氧化鋅避雷器應用研究[J]．高壓電器，2010，46（4）∶77－80．

[4]楊殿成，李秉睿．一例500 kV避雷器缺陷數據的分析及思考[J]．電瓷避雷器，2009（3）∶43－46．

[5]蘇文宇，汪曉明，胡宏宇．220 kV金屬氧化物避雷器帶電測試異常的處理[J]．電瓷避雷器，2008（3）∶32－37．

[6]嚴玉婷，黃煒昭，江健武，等．避雷器帶電測試的原理及儀器比較和現場事故缺陷分析[J]．電瓷避雷器，2011（2）∶57－62．

[7]王玉茹．金屬氧化物避雷器在35 kV電力系統的應用[J]．電瓷避雷器，2009（4）∶34－38．

[8]國家電網公司．Q/GDW 1168－2013輸變電設備狀態檢修試驗規程[S]．2013．

（本文編輯：龔 皓）

Application of On-line Detection Technology in Arrester Defect Analysis

LIU Chong，CHEN Da，WANG Wenmin，LIN Feng，LI Xiangxiang
（State Grid Wenzhou Power Supply Company，Wenzhou Zhejiang 325000，China）

There is data exception in live detection of leakage current of 220 kV arrester.By infrared temperature measurement and DC leakage current test after power cut，it is finally detected and proved that the abnormal leakage current is caused by defilement on arrester surface，hence unnecessary maintenance of equipment is prevented.By cause analysis on the suspected fault，the paper proposes solutions to such problems and precautions in arrester detection.

zinc oxide arrester；live detection；on-line detection；defilement on arrester surface

TM866

B

1007-1881（2015）04-0015-03

2014-11-20

劉 沖（1984），男，工程師，從事高壓電氣試驗工作。