基于不同檢測手段避雷器缺陷的電氣特征

張雄清 林 毅 張明山 孫曉娜

（舟山供電公司，浙江 舟山 316000）

在電力系統中，避雷器與電氣設備并聯接線，是一種過電壓保護設備。由于雷電引起的雷電過電壓或開關操作引起的操作過電壓時，避雷器立即動作并放電，限制被保護設備上的過電壓幅值，使電氣設備的絕緣免受損傷或擊穿[1]。ZnO避雷器因其性能良好，已廣泛應用于電力系統中。由于避雷器長期在高電壓及戶外的環境中運行，避雷器的性能會隨著運行年限增加而下降。避雷器閥片老化、內部絕緣部分受損、密封不良導致內部受潮或者表面嚴重污穢，都會造成避雷器絕緣性能下降，甚至損壞[2-11]。利用紅外熱像檢測和運行中持續電流（阻性電流）檢測手段能在帶電情況下判斷避雷器性能優劣，而停電例行試驗可以確診故障性質。通過避雷器帶電檢測和周期的停電例行試驗可以有效防止避雷器故障發生。

1 紅外熱像檢測

避雷器在正常運行狀態下，泄漏電流都很小，其熱像圖譜特征為整體輕微發熱，較熱點一般在靠近上部且不均勻，多節組合從上到下各節溫度遞減。若發現避雷器整體發熱或局部發熱為異常，可能是內部閥片受潮或老化引起。由于避雷器的發熱不明顯，一般采取橫向比較法進行判斷，當發現與相鄰相有0.5K到1K溫差時，可判斷避雷器存在異常。避雷器的發熱屬于電壓致熱，該類型缺陷一般定為嚴重及以上缺陷，須盡快處理。

2 運行中持續電流（阻性電流）檢測原理及判據

ZnO避雷器在系統電壓作用下，總的泄漏電流由閥片泄漏電流和表面泄漏電流兩個部分組成，閥片泄漏電流占主要成分，因此認為通過閥片的電流就是避雷器的總泄漏電流。ZnO避雷器的閥片相當于一個非線性電阻和電容組成的并聯電路，在正常持續運行電壓下，避雷器的全電流（持續電流）由容性電流和阻性電流兩部分共同組成，其中容性電流占全電流的大部分，阻性電流只占全電流的一小部分，約為10%～20%左右。

檢測儀輸入 PT二次電壓作為參考信號，同時輸入避雷器的泄漏電流信號，經過傅里葉變換可以得到電壓基波U1、全電流Ix、阻性電流峰值Irp，阻性電流基波峰值Ir1p和電流電壓角Φ 的關系。

正常情況下，通過與歷史數據及同組相間測量結果相比較，試驗數據彼此應無顯著差異。當出現明顯差異時，可通過以下幾個方法進行判斷：

1）阻性電流基波成分增長較大，諧波的含量增長不明顯時，一般表現為污穢嚴重和受潮。

2）阻性電流諧波含量增長較大，基波成分增長不明顯時，一般表現為老化。

3）避雷器性能也可以從電流電壓角Φ 來判斷，該方法比較直接有效。

3 直流參考電壓（U1mA）及在0.75U1mA泄漏電流檢測

在停電的情況下，給避雷器兩端施加直流高壓，測得 1mA下的直流高壓（U1mA）和 0.75U1mA下得泄漏電流值。通過歷史數據縱向比較和規程規定值要求，來診斷避雷器是否存在缺陷。規程規定，U1mA初值差不超過±5%且不能小于名牌規定值，0.75U1mA泄漏電流初值差不大于30%或不大于50μA。避雷器例行試驗應進行應項目試驗，如有下列情況也應進行該試驗：

1）紅外熱像檢測時，溫度同比異常。

2）運行電壓下持續電流偏大。

3）有閥片老化或者內部受潮的家族缺陷。

4 案例分析

2017年5月10日，現場環境溫度為19℃，濕度60%，電氣試驗班在對某110kV變電站開展運行中持續電流（阻性電流）檢測時，發現惠白1912線線路避雷器阻性電流基波分量和? 數據異常。該避雷器2009年4月生產，型號為YH10ZW-100/260W。

4.1 運行中持續電流（阻性電流）檢測數據及分析

惠白 1912線線路避雷器阻性電流帶電檢測電壓采樣采用有線方式，在有干擾模式下測試，檢測數據見表1，歷史數據見表2，避雷器阻性電流測試儀判據見表3。根據表3可以得出惠白1912線線路避雷器 A、C兩相性能為中，B相為差。比較表 1和表2檢測結果，惠白1912線線路避雷器BC兩相全電流變小，而避雷器阻性電流基波成分增長較大，諧波含量基本為 0，避雷器有明顯劣化明顯，可能是由于內部受潮或表面污穢嚴重導致。惠白1912線線路避雷器A相Φ 減小，阻性電流占比增加，避雷器性能有劣化趨勢。

表1 惠白1912線線路避雷器阻性電流帶電檢測

表2 2016年惠白1912線線路避雷器阻性電流

表3 避雷器阻性電流測試儀判據

4.2 避雷器紅外檢測圖譜及分析

2017年5月25日，電氣試驗班對惠白1912線線路避雷器進行紅外精確測溫，現場環境溫度為20℃，濕度55%。惠白1920線線路避雷器三相紅外圖譜如圖1所示，惠白 1920線線路避雷器 B相紅外圖譜如圖2所示，由圖1可知惠白1912線線路避雷器B相溫度較A相高1K，B相避雷器局部有明顯發熱，C相避雷器局部有輕微發熱現象，根據DL/T 664—2008帶電設備紅外診斷應用規范，判斷為惠白1912線線路避雷器B相存在受潮或老化。

4.3 停電例行試驗數據及分析

2017年6月6日，對惠白1912線線路避雷器進行停電試驗，試驗時在避雷器表面加屏蔽，排除表面泄漏電流干擾，試驗數據見表 4，歷史數據見表5。避雷器廠家要求U1mA≥145kV，惠白1912線線路避雷器BC兩相U1mA都達不到廠家要求，試驗數據不合格，且B相避雷器內部加壓過程有放電聲音，與歷史數據比較U1mA下降多，惠白1912線線路避雷器BC兩相可能內部受潮或老化。惠白1912線線路避雷器A相U1mA符合要求，但75% U1mA泄漏電流大于 50μA標準，試驗數據不合格，是歷史數據的 2.5倍，增加明顯，因此，避雷器內部可能有輕微受潮或老化。

圖1 惠白1920線線路避雷器三相紅外圖譜

圖2 惠白1920線線路避雷器B相紅外圖譜

表4 惠白1912線線路避雷器停電數據

表5 惠白1912線線路避雷器歷史停電數據

4.4 解體檢查

6月12日，專業人員對惠白1912線線路避雷器B相進行解體檢查，發現導電元件表面嚴重氧化，ZnO元件的熱縮套外殼有明顯水痕和放電痕跡，如圖3所示。

圖3 惠白1912線B相線路避雷器氧化鋅元件

由此可知，惠白 1912線線路避雷器 B相因密封不良導致受潮。惠白1912線線路避雷器三相屬于同一個廠家，同一批次廠品，帶電檢測數據都表現為性能劣化，停電試驗數據均不合格。因此惠白1912線線路避雷器該批次廠品存在密封不良家族性缺陷的可能性比較大。

5 結論

實踐證明，紅外測溫和運行中持續電流（阻性電流）檢測都能在不停電情況下有效發現避雷器內部缺陷，是停電例行試驗的有效補充。當一種帶電檢測手段發現問題后，可以用另一種檢測手段進行印證，采取聯合檢測的方式，最終確定故障性和部位。通過帶電檢測可以發現運行設備潛伏性缺陷或隱患，提高檢修針對性和工作效率，減少維護工作量、停電時間和維修成本，延長試驗周期，確保供電可靠性，切實保障電力設備安全運行。

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