紅外檢測技術在避雷器故障檢測中的應用研究

辛達戊

（國網陜西省電力公司漢中供電公司）

紅外檢測技術在避雷器故障檢測中的應用研究

辛達戊

（國網陜西省電力公司漢中供電公司）

紅外線檢測技術應用于避雷器故障檢測中有意想不到的良好效果，紅外線檢測技術可以探查到避雷器局部異常發熱的狀況，保證檢修人員能迅速及時的排除故障，保證避雷器的正常運行狀態。本文分析了避雷器常見的故障原因，對紅外線檢測技術進行故障分析的原理進行探討，供技術人員參考。

紅外線檢測技術；避雷器故障；技術分析

電力設備在進行工作的過程中常常會出現發熱現象，這種現象通常是由于電流和電壓的作用造成的，如果檢修人員不能及時排查問題，進行維修，將會造成嚴重事故的發生。紅外線在線檢測技術能夠不停電進行故障排查，且檢測結果準確，所以越來越多地應用于電力設備檢查過程中。

1 簡述避雷器的結構特征和重要性

避雷器主要應用于電力系統中的過電壓防護，即避雷器可以防止雷電波的侵入、線路過電壓和內部過電壓對電力設備造成的嚴重危害，通過避雷器可以將電壓限制在一個安全的范圍內，避免電氣設備受到電壓的過大沖擊。基于避雷器的這種重要作用，當避雷器發生故障受到損壞時，對電氣設備造成的嚴重后果也不可忽視。在這種情況下，我們要對不同型號的避雷器進行分析，探討不同型號避雷器在受潮后會產生什么樣的發熱故障，以及如何運用紅外線檢測技術對這些故障進行監測。

2 FS型普通閥式避雷器

2.1 避雷器的結構特征和正常運轉情況下的熱像特征

FS型避雷器的主要結構組成包括非線性電阻片和串聯間隙，常見的閥片非線性系數在0.2～0.5之間，再加上串聯間隙的阻隔，當避雷器處于正常運行狀態中時，我們很少能夠檢測到有電流通過避雷器，除了極少數的微安級別的容性電流。在進行正常狀態避雷器分析后，我們可以發現，FS型避雷器本身運轉是不會產生功率損耗的，發熱情況也很少發生，在這種情況下，該結構的熱像特征會十分接近參照體的外界環境溫度。

2.2 當避雷器受潮產生缺陷后的熱像特征

FS型避雷器發生故障主要是由于受潮作用引起的。在該避雷器的結構中沒有分支電阻存在，當頂部密封元件老化后很容易導致器件受潮，但是這種受潮現象并不容易被發現。這是由于避雷器處于受潮初期或中期時，非線性電阻片的電阻雖然會有所下降，但是能通過的電流仍十分有限，避雷器整體運行時的發熱現象并不明顯。但是隨著受潮情況的不斷加劇，閥片很容易發生水解現象，進而造成上部結構的混亂，使得電壓分布不均勻，從而產生放熱現象，另一方面，如果受潮嚴重導致結構內部水分過多，很容易在串聯間隙部位凝結水珠，造成間隙表面電流過大，從而發生局部放熱現象。

3 FZ型普通閥式避雷器

3.1 避雷器結構特點和正常情況下的熱像特征

當電氣設備的涌流量較大，對耐高壓性能提出特殊要求時，常采用FZ型閥式避雷器對電氣設備進行保護。在電氣設備上接入FZ型避雷器可以有效改善串聯間隙的分壓均勻性，但是在避雷器工作的過程中，不可避免會產生泄漏電流，這些泄漏電流的流量通常為200～300μA，所以FZ型避雷器在正常運行的過程中就會產生一定的熱量消耗，喪失一些功率，這個現象一般發生于分路電阻的周圍。另一方面，由于FZ型避雷器的結構存在差異，對于高電壓等級的避雷器來說，由于串聯的元件組合較多，上部元件泄漏電流量更大，所以發熱主要集中于上層，是由上向下逐漸減少的，而有的避雷器串聯間隙由上下兩部分組成，閥片在中間部位，所以在該避雷器運行過程中，上下部分都會發熱，每一個元件都會有微弱熱感。

3.2 避雷器受潮發生缺陷后的熱線特征

造成FZ型避雷器受潮的罪魁禍首是密封老化，由于避雷器的內部間隙上存在并聯電阻，這些電阻的數值遠高于非線性閥片，所以受潮后電阻值受到的影響也就愈發明顯。對于單結構的FZ型避雷器來說，并聯分路電阻阻值的降低會讓避雷器中通過的電流量極速增大，因此造成的功率損害也明顯上升。這就導致避雷器發熱現象明顯。另一方面，當器件的密封性明顯降低后，會有大量的水汽進入設備內部，在某些元件表面形成水汽，導致閥片發生水解反應，這些現象都會引起避雷器內部發熱現象明顯，若不能進行及時的檢修，將會導致內部并聯分路電阻過熱斷裂，避雷器表面發熱放電，最終發生擊穿損害現象。對于多元件串聯組合的FZ型避雷器，在受潮初期的發熱表征并不明顯，但是熱像特征會由于內部元件的運行故障而不再符合原本自上而下發熱的規律，這也是判斷該避雷器是否正常運轉的依據之一。

4 磁吹避雷器

4.1 結構特征和正常情況下的熱像特征

磁吹避雷器的結構特征與FZ型避雷器相似，在其間隙也存在并聯的分路電阻進行均勻分壓，由前面分析可以知道，這種結構特征的避雷器在運行過程中出現電流泄漏和功率損耗現象是不可避免的。磁吹避雷器在正常情況下的熱像特征為瓷套整體發熱，大部分熱量集中于上部元件中，熱量分布基本遵循自上而下逐漸減少的規律。對于多元件組合串聯結構的避雷器來說，整體熱度分布較為均勻，但是相比較而言仍是上部元件溫度略高一點。

4.2 避雷器受潮發生缺陷后的熱像特征

從上述的結構特點分析中可以發現，磁吹避雷器與閥式避雷器在電流泄漏和功率損耗方面有一些相通之處，但是從受潮后的缺陷表現與結構特征方面進行分析由會發現磁吹避雷器與閥式避雷器仍存在本質上的區別。①由于磁吹避雷器中串聯元件數目較少，所以進行單獨密封的容器也比較少，這就導致元件與元件之間的相互影響作用較大，一旦一個元件發生受潮將會波及廣泛，危險性增大；②由于磁吹避雷器的結構體積比較大，不同部位的受潮情況不盡相同，很多熱量在內部就能很好的擴散出去，所以磁吹避雷器的發熱現象不容易在外部被發現，但是由于受潮程度不同局部發熱現象反而比較嚴重。對于串聯元件組合會因為內部受潮不均勻，導致發熱情況不符合上部較高的規律，反而出現整體和局部發熱都很明顯的現象。

5 氧化鋅避雷器

5.1 結構特點和正常情況下的熱像特征

一般情況下氧化鋅避雷器會通過一部分容性電流，流量大概在0.5～1.0μA之間，阻性電流所占比例十分小，基于這個情況，無間隙的氧化鋅避雷器肯定會在運行期間消耗一部分的功率并且產生一定熱量。由于氧化鋅內部結構電壓分配比較均勻，所以最終熱量部分也成均勻狀，出現整體輕微發熱現象。但是對于結構類型不一樣的氧化鋅避雷器，其熱量分布還是會呈現出細小的差別，對于中小型瓷封套裝的結構，熱量分布比較均勻，但是大部分熱量集中于中間位置處，但是對于大型瓷封套結構，熱量最高點集中于上部，有時會出現熱量不均勻的情況。

5.2 避雷器受潮發生缺陷時的熱像特征

由于氧化鋅擁有金屬的特性，這導致當該避雷器受到潮氣侵蝕后，會大大提升本身的導電性能，使得阻性電流的流量明顯增多，另一方面，當結構內部有潮氣進入后，會使電流通過水汽進行導電，從而引起整個外表面的發熱。對于多元件串聯組合而言，無論是輕度受潮還是重度受潮，都會導致元件本身的阻性電流增強，只是增強程度不同，導致的后果也不盡相同。受潮初期時元件單純表現為自身發熱，但是到了受潮嚴重的時候，故障元件發熱嚴重的同時還會將熱量傳遞給正常工作的元件，最終影響整個結構的正常工作，造成結構局部甚至整體的溫度上升。

6 小結

紅外線檢測技術擁有獨特的靈敏性和高效性，利用紅外線技術進行電氣設備的檢測分析能夠有效提升電網的安全運行，保證企業的經濟效益不受影響。由于不同類型的避雷器在正常工作狀態和受潮狀態時的熱像特征是不同的，紅外線檢測的工作原理是依據紅外線成像對不同的避雷器進行結構內部分析。

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1004-7344（2016）35-0124-02

2016-11-8