淺談MOA預控管理與帶電測試分析

汪順舟

摘 要：帶電測試是無間隙氧化鋅避雷器（MOA）預控管理的主要手段，通過對MOA進行熱紅外成像檢測分析和泄漏電流阻性分量的檢測分析能有效的判斷MOA健康狀態和分析其劣化傾向和程度，同時預控管理方法的實施是一項綜合性的工作。

關鍵詞：預控管理；帶電測試；紅外成像；阻性電流分量

當前變配電系統主要使用無間隙氧化鋅避雷器（MOA）作為過電壓保護設備，因為氧化鋅閥片在運行中要連續耐受運行電壓、各種過電壓、諧振以及外部環境因素等影響，會致使MOA受潮、氧化鋅閥片逐漸老化或劣化，如發展成故障，將導致MOA的損壞甚至爆炸，MOA正常是連續帶電運行狀態，且MOA沒有規定具體的設備檢修周期，因此對MOA的維護提出了較高的要求。現在電力設備主要采用點檢定修管理方法，通過監測數據積累，進行趨勢分析，從而分析出設備健康狀況，使得設備故障可以早發現，早期消除，從而達到設備的預控管理。下文將通過分析MOA故障因素及帶電測試分析及并據此探討MOA的預控管理。

1 MOA故障因素分析

1.1 套管遭受臟污影響

瓷套管表面清潔時其電位散布在設計范圍內，與內部閥片之間的徑向電位差很小，當MOA瓷套管表面受到臟污及受潮時，瓷套外部表面臟污和干濕分散不均使得電場發生變化從而影響電位分布，產生懸浮電位，使得內部閥片電位分布不均，從而產生電流，若是電流很大，會使電流集中的閥片部位溫度升高進而被燒熔， 導致閥片損壞。套管臟污及受潮時沿其外表面的泄漏電流也會明顯增大。

1.2 內部受潮影響

氧化鋅閥片有優良的非線性伏安特性和高涌流能力，正常運行時閥片僅有幾百微安泄漏電流流過，且主要為容性電流分量，阻性電流分量僅占10%～15%。

目前MOA基本是單柱緊湊結構，內部腔室小，隨溫度變化內腔空氣會產生膨脹和收縮作用，會讓密封不良的微小漏孔變大，導致潮氣入侵，當MOA內部受潮時其導電性增加使泄漏電流增大，嚴重受潮時沿閥片表面和套管內壁表面會產生爬電， MOA內部受潮時泄漏電流阻性分量的增加不會隨時間的變化而減小。在輕微受潮情況下，由于ZnO閥片電容很大使得只有受潮閥片自身泄漏電流阻性分量增大而發熱；當受潮嚴重時，阻性電流分量顯著增大，在受潮閥片溫度升高的同時，非受潮閥片的有功損耗增加導致明顯發熱。

1.3 氧化鋅閥片老化影響

正常運行時MOA泄漏電流主要為容性電流分量，當閥片發生老化時，特別是在老化初期，總泄漏電流、容性電流分量基本無變化，但阻性電流分量會明顯增加，同時元件有功損耗增加、發熱增加。在產品制造中無法保證氧化鋅閥片均一性完全一樣，一般會有部分閥片先開始老化，因為阻性電流分量增加使得其它正常閥片發熱增加而開始老化，導致閥片整體老化加速，形成惡性循環，最終導致MOA發生熱崩潰。

設備的預控管理一般以現場巡視檢查及清掃維護為基礎，結合定期測試對結果進行技術診斷，可以有效判斷設備的健康狀態。通過定期測試數據診斷分析和定期預防性試驗數據分析，可以分析出設備的劣化傾向。據上文分析，MOA內部故障可測特征主要表現為泄漏電流阻性分量增大和發熱，因此可以定期對MOA進行熱紅外成像檢測分析和泄漏電流阻性分量的測試分析是MOA預控管理的有效手段，可以有效的判斷MOA健康狀態和分析其劣化傾向和程度。

2 紅外熱成像檢測分析

MOA正常運行時其泄漏電流含有一定的阻性分量，因此閥片消耗一定的有功功率，由于閥片是平均布置，其發熱表現為整體均勻性的，目前MOA一般采用瓷套管緊湊封裝結構，熱圖像特征顯示是輕微整體發熱，較熱點通常在靠近上部位置，并且整體發熱大致均勻。在MOA內部受潮后，在受潮早期體現為受潮閥片本身發熱增加，熱成像表征為受潮部位的局部發熱；受潮加重后會進一步加大非故障閥片發熱，當受潮繼續惡化時，非受潮閥片發熱也會明顯增大，甚至超越受潮閥片的發熱量，熱成像特征是過熱圖像中有局部較暗區域。由于MOA內部故障初期溫度變化并不十分明顯，熱圖像特征變化比較細微，需要運用同類型MOA熱圖像比較、連續紅外檢測、圖像檔案比較分析等各種判斷方法進行仔細分析，同時要選定合適的現場測試環境、測試方法和測試儀器等，同時建立紅外熱圖像分析數據庫進行縱向、橫向比較。

3 泄漏電流阻性分量檢測分析

MOA的總泄漏電流和其阻性分量變化表征了氧化鋅閥片的老化和受潮程度，當發現阻性電流分量有增量超一倍時，應停電做預防性試驗，可以做到準確判斷。常用的泄漏電流及其阻性電流分量測試方法有多種，但在實際測試中泄漏電流阻性分量測試結果受各種因素影響，因此在測試時需要排除、考慮各類干擾因素并對測試結果進行橫向和縱向比較，確保測試結果能夠反映泄漏電流阻性分量的真實變化趨勢。

1）MOA兩端電壓波動及諧波含量、電磁干擾對測試影響：由于正常時阻性電流分量僅占總泄漏電流10%～15%，當MOA兩端電壓波動時，阻性電流分量幅度波動要大很多，因此在進行測試時應記錄電壓值； MOA設備相間及與相鄰帶電設備之間的容性耦合干擾，電壓的諧波狀況，會使泄漏電流向量角發生復雜變化，致使其阻性分量測試不準，但是阻性電流分量的基波峰值受影響很小，因此現場測試中可以采取阻性電流基波峰值進行判斷。

2）MOA表面的臟污會使得閥片的電壓分布不均而使得其內部泄漏電流增加，此外臟污程度、環境溫濕度變化時MOA外表面泄漏電流變化較大，導致阻性電流分量的測量不準確。因此在維護中要注意保持MOA套管外表面的清潔，為了提高套管外表面的耐污水平，可以在套管外表面涂RTV涂料，但是禁止在MOA套管上裝設防污閃傘裙。

3）溫度、濕度對泄漏電流的影響：a.由于MOA內部空間緊湊，散熱條件較差，正常運行時有功損耗發生的熱量會使閥片的溫度升高，溫度升高又會使得阻性電流分量增大，在實際運行中不同氣象條件、時間下的閥片溫度變化范圍比較大，使得阻性電流分量的變化范圍也很大。b.MOA泄漏電流與MOA的本身各部位間電容及對地電容有關，在濕度發生變化時，套管外表面的物理狀況發生了改變，瓷套管外表面和內部ZnO閥片的電位分布也發生變化，引發泄漏電流變化。因此進行泄漏電流分析時，應選擇合適的環境條件并記錄環境溫度、濕度等，同以前檢測記錄進行橫向、縱向比較。

4 預控管理方法的實施

綜上文分析，MOA的帶電測試為其運行狀況評估分析提供了依據，提供了故障早期診斷的手段，通過建立設備檔案，建立測試分析數據庫，結合運行記錄、異常及缺陷記錄和預防性試驗結果等，可以對設備做到有效的預控管理。

要做到避雷器的預控管理，需要做一系列綜合性的工作：

1）建立避雷器的管理標準，對設備安裝、運行檢查維護及要求、檢修及試驗要求、狀態分析、缺陷管理和評級、事故及故障處理、更新改造和報廢等方面作出具體規范要求；

2）建立設備檔案，包含設備安裝交接資料、維護記錄、異常及缺陷記錄、預防性試驗記錄等；

3）設備狀態分析記錄，包括日常點檢記錄，專業點檢分析，定期帶電測試記錄及分析，綜合分析，異常分析等。預控管理是設備運行過程中的數據積累和分析及反饋管理，運用科學的技術手段對設備狀態進行評估，體現了“早發現隱患，不發生故障”的預控管理理念。

根據相關技術資料研究顯示，導致MOA損壞的因素有過電壓（雷擊、系統操作過電壓）、接地電阻過大導致反擊、污閃、設備質量不良等，由于氧化鋅閥片從老化至劣化的速率的非規律性及外界因素的隨機性，故障原因中仍然有一定比例無法明確，因此需要在實際工作中多探索、研究、實踐并總結經驗，以完善MOA的預控技術管理。

參考文獻：

[1] DL/T664-2008.帶電設備紅外診斷應用規范.

[2] DL/T 474.5-2006.現場絕緣試驗實施導則.避雷器試驗.