組合電器內置避雷器失地故障的檢測及防范

隋 恒，董 亞，張 芳

(國網山東省電力公司聊城供電公司, 山東 聊城 252000)

組合電器內置避雷器失地故障的檢測及防范

隋 恒，董 亞，張 芳

(國網山東省電力公司聊城供電公司, 山東 聊城 252000)

通過對避雷器帶電測試數據異常情況的分析，發現了一起內置于組合電器(GIS)氣室中的避雷器失地運行故障，并對故障原因進行了測試和分析。結合組合電器設備的特點，提出了組合電器及其內置設備運行缺陷的防范措施。

避雷器；組合電器；帶電測試；失地故障

某220 kV變電站一次設備采用組合電器(GIS)結構，其中避雷器三相共體內置于GIS氣室中，避雷器低壓端經引出線連接至泄漏電流表后接地。這種結構保證了避雷器不受外界氣候變化影響，運行年限較長，但由于避雷器內置于密閉的GIS氣室中，一旦出現缺陷，需要將設備停電后才能打開氣室進行檢查處理。

1 避雷器帶電測試故障現象

1.1 避雷器泄漏電流異常

2013年5月，對該變電站進行避雷器帶電測試時發現，1號主變110 kV側101間隔A相避雷器泄漏電流表指示為0，其他2相泄漏電流為0.45 mA。檢測人員使用避雷器帶電測試儀對101間隔避雷器進行泄漏電流測試，將測試儀的電流輸入線夾一端夾在GIS內避雷器的引出線處，另一端夾在接地端上，如圖1所示。

圖1 避雷器泄漏電流測試

圖2 避雷器帶電測試接線示意

1.2 避雷器帶電測試原理

避雷器帶電測試接線如圖2所示，測試儀的電流輸入線夾分別夾在泄漏電流表的兩端，通過電壓信號取樣儀獲得母線PT(電壓互感器)側電壓信號，測試儀主機通過天線接收到PT側參考電壓信號，取得泄漏電流的相位信息。由于泄漏電流表輸入內阻(＞1 MΩ)遠大于帶電測試儀的輸入電阻（＜2 Ω)，因此避雷器泄漏電流幾乎全部流入帶電測試儀。

避雷器在電壓作用下產生的泄漏全電流Ix，由容性分量Ic和阻性分量Ir2部分組成，其關系如圖3所示。

圖3 泄漏全電流及其分量的關系

通常情況下，全電流Ix變化不大，阻性電流主要通過功角Φ的變化來反映。當避雷器性能良好時，阻性分量Ir占比約為全電流的10 %～20 %。因此，通過檢測阻性電流的大小及變化趨勢即可檢測避雷器是否存在閥片受潮、老化等缺陷。

1.3 避雷器帶電測試結果

避雷器泄漏電流測試結果如表1所示。

表1 部分電流致熱型設備熱像特征和缺陷性質

由表1可知，測試儀A相沒有電流流過。為防止由于測試線內部斷線造成上述結果，將A，B 2相的測試線互換后再進行測試，發現A相避雷器數據沒有變化，因此可以排除泄漏電流表本身故障導致表計讀數為0的情況。

2 故障原因分析

根據測試結果及運行經驗分析，造成上述結果的原因有以下2種。

(1) 避雷器低壓端引出線與接線端斷開，搭接在GIS氣室外殼后接地，如圖4(a)所示。此時，避雷器雖正常運行，能夠起到過電壓保護的作用，但泄漏電流不會流過泄漏電流表。由于氣室中避雷器引出端沒有與泄漏電流表上端相連，因此無法進行帶電測試，不能監視避雷器運行狀況。

(2) 避雷器低壓端子與泄漏電流表斷開連接，低壓端子與接地極間開路，如圖4(b)所示。此時避雷器失地運行，無法起到過電壓保護的作用。由于此間隔為主變中壓側間隔，所以在變壓器高壓側由于操作或雷擊產生傳遞過電壓，或線路側發生操作過電壓時，都會因失去避雷器保護而損壞設備或使過電壓范圍增大。

圖4 避雷器低壓端斷線示意

根據以上分析可知，避雷器低壓引出線與泄漏電流表斷開是導致泄漏電流表計讀數為0的原因。要確定低壓引線是否接地，則需要打開氣室對其內部進行檢查。

3 故障檢查和處理

將主變停運，排出并收集避雷器氣室中的SF6氣體后，打開氣室檢查內部引線情況?，F場檢查發現避雷器引出線在壓線夾處斷開，引出線在絕緣護套內部懸空。考慮到前一次帶電測試數據正常，可以判斷，是因連接線與線夾壓接不良，運行中在電動力、機械力作用下導致引出線斷裂，造成避雷器失地運行。

將斷開處恢復連接后補充SF6新氣，并經微水測試合格后進行避雷器帶電測試，測試結果如表2所示。

處理后，避雷器相間阻性電流無明顯異常，與歷史數據縱向比較也無明顯增長，功角Φ≥80°，說明避雷器性能良好，無老化或受潮情況。

表2 處理后泄漏電流測試結果

4 防范措施

該故障是一次典型的安裝缺陷引發的設備運行故障。對山東省近年來發生的353起GIS缺陷按運行年限分布進行統計，統計結果如表3所示。

表3 GIS缺陷按運行年限分布統計數據

根據表3可知，組合電器(GIS)設備缺陷多發生在投運初期，這表明缺陷并非主要由老化、環境影響等引起的，而是和產品質量、安裝工藝等有直接的關系。當設備投運年限超過5年后，設備本身固有的缺陷大部分已暴露并得到處理，組合電器運行將趨于穩定。

本次故障間隔為主變間隔，需要將變壓器停運后才能處理缺陷，并要在重新補充SF6氣體后方可將變壓器投運，降低了供電可靠性。同時，GIS氣室的拆卸檢查也浪費了大量的人力、物力。為防止此類故障再次發生，應采取以下措施。

(1) 加強對組合電器的駐廠監造，強化設備的各類元件的出廠試驗檢查，對廠家外購的避雷器、互感器等部件應制定專門的監造方案，確保設備出廠時符合要求。

(2) 組合電器設備的斷路器、隔離開關氣室均為廠家安裝調試完成后整體運輸和安裝，在現場一般只進行母線安裝對接、電壓互感器和避雷器的對接等。應重點對需在現場打開氣室進行安裝或對接的工作進行監督，嚴格控制土建施工，保證清潔度，對連接線材、螺栓等牢固性進行專項檢查。

(3) 根據《國家電網公司十八項電網重大反事故措施》規定，110 kV及以上電壓等級避雷器均應安裝泄漏電流表，運行中應按時記錄泄漏電流值，定期與歷史數據比對，及時發現避雷器內部閥片的老化、受潮。

(4) 泄漏電流阻性分量所占比重較小，在避雷器閥片劣化初期，阻性電流的增大并不會使泄漏電流發生明顯變化。因此，雷雨季節前后應嚴格進行避雷器帶電測試，以準確測量泄漏電流各分量，實現在設備不停電情況下檢查閥片性能，提前發現設備缺陷。

5 結束語

組合電器(GIS)具有占地面積小、安裝迅速等優點，因此，使用組合電器成為110 kV及以上電壓等級設備發展的趨勢。內置避雷器不受外界環境影響，運行使用年限長，但是出現缺陷后需要停電打開氣室進行檢查，存在缺陷處理時間長、SF6氣體回收困難等問題，因此，加強設備的驗收工作，消除安裝過程中存在的缺陷，并重視帶電測試等技術，實時掌握避雷器運行狀況，對提高設備運行維護水平，及時發現事故隱患，減少停電時間，有著重要的意義。

1 胡春梅，曹小龍，曹小虎，等.運行中MOA狀態檢測試驗數據判析[J].電磁避雷器，2012(4).

2 李 輝，齊大勇，張利群，等.GIS擴建對接方式分析[J].山東電力技術，2013(5).

3 李慶玲，王興貴，李 效.氧化鋅避雷器應用的一些問題探討[J].高壓電器，2009(2).

2014-11-11。

隋 恒(1986-)，男，工程師，主要從事電氣設備的高壓試驗及狀態監測工作，email：suiheng_5@163.com。

董 亞(1977-)，女，技師，主要從事高壓試驗檢修工作。

張 芳(1974-)，女，高級技師，主要從事高壓試驗檢修工作。