帶電檢測技術在避雷器狀態診斷中的綜合應用

謝耀恒，黃欣，樂耀璟，劉赟

(1． 國網湖南省電力公司電力科學研究院，湖南 長沙410007;2． 國網湖南省電力公司郴州供電分公司，湖南 郴州423000)

避雷器狀態好壞直接決定了其保護性能的優劣，因此有必要探索快捷有效地狀態診斷方法〔1－2〕。目前，對金屬氧化物避雷器(MOA)的測試主要手段是停電預防性試驗和帶電檢測。然而，傳統預防性試驗的局限性也越來越明顯，主要體現在預防性試驗需停電進行，工作量大;預防性試驗是按固定周期開展，導致不能及時發現電氣設備絕緣缺陷，無法及時掌握設備狀況，影響設備狀態評價結果準確性〔3－4〕。對避雷器而言，帶電檢測項目主要包括阻性電流檢測和紅外熱成像技術，它們具有不停電、快捷、靈敏度高及應用范圍廣等優點。特別是兩者結合起來可快速查出避雷器缺陷，提高避雷器缺陷成功診出率〔4－6〕。筆者通過1 例MOA 缺陷發現及處理過程來說明紅外熱成像技術和阻性電流帶電檢測在MOA 故障診斷中的重要作用，為現場開展避雷器帶電檢測工作提供參考。

1 帶電檢測情況

2014年4月2日，對220 kV 福沖變電站進行了MOA 帶電測試(檢測環境為:天氣:陰，氣溫:17 ℃，濕度:72%)，在測試過程中發現110 kV 福白線514 C 相避雷器紅外熱像圖溫度分布異常，且阻性電流試驗數據不合格。出現缺陷的避雷器型號為YH10W －102/266，額定電壓為102 kV，持續運行電壓為81.6 kV，直流參考電壓為148 kV，出廠日期為2010年7月。出廠及交接試驗數據見表1。

表1 110 kV 福白線514 C 相避雷器出廠及交接試驗數據

共進行了2 次514 避雷器阻性電流帶電檢測，測試數據見表2。表2 中避雷器C 相的交流泄漏全電流Ix相間橫向比較增加約24.9%，阻性電流IRP橫向比較增加約3.7 倍，阻性電流IRP在交流泄漏全電流IX中占有的比例達到60.7%(正常IRP/ IX＜20%〔7〕)，電流電壓相角φI-U下降為67.4°(正常位77°～87°〔8〕)。由表2 可見，在2013年C 相避雷器各項數據正常。但到了2014年，阻性電流值就由0.123 mA 增加到了0.423 mA，比上一次測試值增加了244%，且C 相避雷器有功損耗有顯著增加的現象。測試數據表明，避雷器C 相阻性電流明顯超出了注意值，避雷器內部可能存在故障。且數據變化趨勢很大，說明疑似故障發展的比較快，必須申請停電進行檢查處理。

表2 514 避雷器測試數據

為了進一步確診514 C 相避雷器的故障，對避雷器進行了紅外熱成像帶電檢測，分析測試圖譜(圖略)可看出，A，B 相避雷器溫度分布均勻、無異常，C 相整體發熱，且中上層溫度最高，溫度從上至下遞減，上下溫差最大為4.3 K，且相間溫差最大為3.8 K，大于DL/T 664—2008 《帶電設備紅外診斷應用規范》中MOA 允許的溫差為0.5～1.0 K 的規定，判定為危急缺陷。

2 停電試驗情況

為分析缺陷避雷器阻性電流增大和發熱的原因，對退運下來的C 相避雷器進行了75% 直流1 mA電壓下的直流泄漏試驗，試驗結果見表3。

表3 110 kV 福白線514 C 相避雷器直流試驗數據

對于該型號避雷器，按照GB11032 －2010 《交流無間隙MOA》要求，其直流1 mA 參考電壓(U1mA)應不小于148 kV，0.75 倍直流1 mA 參考電壓下的泄漏電流(I0.75U1mA)其值不應大于50 μA。從表3 中數據可知，屏蔽前后的C 相避雷器本體直流試驗的U1mA和I0.75U1mA均不滿足規程值要求。此次試驗環境溫度為14 ℃，濕度為47%。

3 解體情況

為進一步查找故障原因，對514 C 相避雷器進了解體分析。解體過程中發現以下問題:

1)避雷器上層17 節閥片(此型號避雷器共29節閥片)及墊塊表面存在大量水垢，且有放電痕跡，越靠近上層越嚴重，如圖1 所示。這與紅外熱成像檢測結果相一致，避雷器上端比下端發熱嚴重。

圖1 受潮閥片成形貌

2)水跡已滲透到電阻閥片兩端的噴鋁面，如圖2 所示。

圖2 閥片噴鋁面對比圖

3)對閥片進行絕緣電阻測試，1 到17 節閥片絕緣電阻僅為0.33～0.56 MΩ，下層好的閥片的絕緣電阻均大于1 000 MΩ。

4)避雷器頂部和頂蓋之間密封良好，解剖之后，無銹蝕和進水痕跡。避雷器底部法蘭與避雷器外套密封處因水氣進入銹蝕嚴重，且底部法蘭與底部之間涂抹的密封膠也不夠充分，密封膠有劣化發脆現象，如圖3 所示。

圖3 避雷器底部

4 原因分析

根據以上現象，可以判定避雷器故障是由于閥片受潮引起的。而受潮是由于避雷器底部法蘭與避雷器底部密封不嚴，溫度變化時，因法蘭、絕緣管、硅橡膠的膨脹系數不同，法蘭與避雷器底部出現縫隙，潮氣浸入造成。在運行過程中，進入的潮氣吸附在上層閥片表面，致使上層閥片絕緣性能下降、墊塊氧化銹蝕，且在水氣、高電壓、強電場的長期作用下，引起閥片表面出現放電閃絡(閥片側面有放電痕跡)、內部受潮和劣化。

5 結語

1)紅外熱成像和阻性電流帶電檢測這2 種技術聯合檢測，可以方便、快速地發現避雷器的缺陷，提高缺陷診出率，可作為避雷器狀態診斷的一種重要手段。

2)故障診斷應充分結合帶電檢測、在線監測、停電試驗等多種方式，必要時通過解體分析故障原因，查找故障部位，避免遺漏設備可能存在的家族性缺陷。

3)避雷器密封不良直接導致電阻閥片受潮，嚴重威脅到設備壽命和電網安全，應加強避雷器的生產工藝和設備驗收管理，提高避雷器運行質量。

4)在新設備出廠及交接試驗時不一定能發現設備隱藏的缺陷。設備投運后，設備狀態可能發生較大變化，因此在設備投運后應加強帶電檢測。

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