相位角閾值判斷法在避雷器帶電測試中的應用

劉 釗，劉勝軍，劉小琰

（國網河北省電力有限公司保定供電分公司，河北 保定 071000）

對于避雷器泄漏電流帶電測試數據結果分析，傳統方法是在測試方法和測試環境相同的條件下，從全電流和阻性電流2 個狀態量的橫向、縱向對比來分析判斷[1]。但是傳統分析判斷方法依賴于狀態量的初值，換而言之就是無法對初值進行判斷。研究人員利用數理統計及概率論等方法，整理分析了10余年來大量避雷器帶電檢測數據的分布規律，提出了以相位角判斷110 kV單節避雷器檢測結果的閾值判斷法—即110 kV 單節避雷器相位角注意值為80°，警示值為76°。該方法分別通過了實驗室模擬環境和變電站真實運行條件下的驗證[1]。目前閾值判斷法已作為企業標準列入Q/GDW 11369—2019《避雷器泄漏電流帶電檢測技術現場應用導則》全國推廣執行。

1 故障概況

2020年7月18日，對某110 kV變電站進行避雷器泄漏電流帶電測試時，發現110 kV 111間隔U、V兩相避雷器相位角超過導則規定注意值并接近警示值[2]，全電流及阻性電流略有增長但在合格范圍以內。故障設備基本參數如下：金屬氧化物避雷器型號：YH10W-102/266W1；出廠日期：2015 年8 月。測試當天晴，測試環境溫度29℃，濕度51%。

2 故障原因分析

2.1 帶電測試

由于2019年以后111間隔一直處于熱備用狀態，即111間隔斷路器分位，111間隔線路、避雷器、電流互感器帶電且處于同一電壓作用下，所以2019年以后的測試均采用容性設備電流互感器電容電流法，即測試儀的參考信號從同間隔電流互感器末屏處提取[1]。

運行人員發現111間隔V相避雷器存在缺陷后，在2020 年9 月27 日對該組避雷器進行了追蹤復測，復測結果與初值如表1所示，表1中狀態量Ix為全電流，Ir1p為阻性電流基波分量，φ為相位角。ΔIx(%)、ΔIr1p(%) 、Δφ(%)分別表示全電流、阻性電流基波分量、相位角（2020年9月17日數據較2019年8月1日數據的增長量）。

由表1 數據可知，U 相與V 相避雷器相位角已經小于導則中規定80°的注意值，并且V相數據已經接近76°警示值，其相位角增量超過導則規定3°的注意值[2]。由表2數據可知全電流和阻性電流增量各相均在合格范圍內。基于導則中規定的相位角絕對值判斷標準可初步判斷該組避雷器存在缺陷。

表2 間隔避雷器泄漏電流帶電測試數據增量

2.2 停電檢查

基于111 間隔避雷器帶電測試結果超標，在2020 年12 月4 日將該組避雷器停電進行全面檢查、試驗，包括外觀檢查，本體及底座絕緣電阻測量，直流泄漏試驗及解體檢查。其中避雷器外觀檢查、本地及底座絕緣電阻測量未見異常。檢查當天晴，環境溫度7 ℃，濕度42%。

2.2.1 直流泄漏試驗

測試人員首先在架構上對避雷器進行直流泄漏試驗發現數據超標。由于避雷器架構距離變電站墻較近且設備表面臟污，為避免測試線角度以及設備表面臟污引入的誤差，測試人員將避雷器從架構拆下并擦拭干凈后進行復測，試驗結果如表3 所示。

表3 間隔避雷器直流泄漏試驗數據

由表3 和表4 數據可知，V 相避雷器直流1 mA參考電壓146.7 k，不符合國標≥148 kV的規定[3]。另外，U 相與V 相避雷器0.75U1mA泄漏電流分別超過標準50 μA，且C相0.75U1mA泄漏電流增量61.4%超過規程30%的注意值[4]。根據本結果可以判定該組避雷器確實存在缺陷，可能是內部受潮或者閥片老化引起的。

表4 間隔避雷器直流泄漏試驗數據初值差

2.2.2 解體檢查

對該組避雷器進行更換后，將退運設備運回高壓試驗大廳進行解體檢查。解體過程中并未在金屬頂蓋處發現受潮和放電痕跡。將V 相避雷器本體絕緣破壞后，發現下法蘭內表面有輕微銹蝕，將閥片及金屬墊片取出后發現有零星水漬，個別閥片邊釉破損。U、W兩相受潮情況不太明顯。

2.3 故障原因

綜合帶電測試，停電檢查試驗以及解體檢查結果綜合分析，可以判定這是一起由于避雷器本體密封不良引起受的受潮缺陷。由于潮氣侵入導致避雷器本體絕緣性能下降，泄漏電流大幅增長。同時，受潮導致閥片加速老化，改變避雷器伏安特性，從而使1 mA直流參考電壓小于規程規定。

3 結束語

相對于傳統全電流和阻性電流判斷法而言，相位角閾值判斷法既能通過與上次試驗結果對比進行判斷又能通過絕對值直接判斷，更直觀方便，更有利于試驗人員快速發現狀態不良設備，值得推廣應用。但是，對于缺陷類型的判斷，還需更多數據和缺陷實例進行研究總結。

對于110 kV及以下電壓等級避雷器泄漏電流帶電測試數據的判斷標準和依據主要有以下7種，這7種方法要綜合判斷分析，當有其中1 項或多項數據異常，則需要結合其他手段如紅外測溫、高頻局部放電檢測、停電試驗手等段進行驗證。

全電流數值應該與避雷器底座泄漏電流表讀數一致；

全電流縱向對比：初值差≤20%（注意值）；

全電流橫向對比：同廠家、同批次、同相位平均互差≤70%（注意值）；

阻性電流縱向對比初值差≤50%（注意值）、初值差≤100%（警示值）；

阻性電流橫向對比：同廠家、同批次、同相位平均互差≤70%（注意值）[1]；

相位角絕對值≥80°（注意值）、絕對值≥76°（警示值）；

相位角縱向對比：初值差≤3°（注意值）[1]。