帶電檢測技術在金屬氧化物避雷器運行監測方面的應用

付可弘++張曉娜++王家勛++伏忠旺++高勇

摘要：介紹帶電檢測金屬氧化物避雷器泄漏電流中阻性電流的方法，以某500 kV變電站的避雷器為例，探討帶電檢測技術在金屬氧化物避雷器運行監測方面的應用，為及時準確地掌握避雷器運行狀態提供參考。

關鍵詞：避雷器；帶電檢測；阻性電流；受潮

中圖分類號：TP27 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2017）05-0029-03

金屬氧化物避雷器具有伏安特性好、通流容量大、響應速度快、殘壓低等特點，在電力系統中應用廣泛。金屬氧化物避雷器通常由多個氧化鋅閥片（電阻片）串聯而成，根據通流容量要求也可選擇多柱并聯，其等效電路為一個不變電容與一個可變電阻的并聯電路。正常運行電壓下，通過避雷器的電流很小，只有幾十至數百微安，稱作泄漏電流。泄漏電流可分為3個部分：通過氧化鋅閥片（電阻片）的電流、通過固定電阻片絕緣材料的電流及通過避雷器外絕緣的電流。

金屬氧化物避雷器的泄漏電流包含阻性電流和容性電流。正常運行時主要是容性電流，阻性電流只占很小一部分，但當避雷器內部受潮絕緣不良時，泄漏電流中的阻性電流增大，使電阻片功率損耗增加、溫度升高、老化加速。避雷器運行狀態的改變將使其在過電壓下不能保護電力設備，甚至由于絕緣不良直接造成單相接地故障。因此，采用帶電檢測方法測量避雷器泄漏電流中的阻性電流，可及時準確掌握避雷器運行狀態，保障設備安全穩定運行。

1 阻性電流的帶電檢測方法

測量運行電壓下避雷器泄漏電流中阻性電流的基本原理，是取被測避雷器的總泄漏電流，再取一個與被測避雷器相電壓同相位的電壓，將總泄漏電流和電壓接入測量儀器后，總泄漏電流IX 的基波矢量IX1在電壓基波矢量U1上的投影，即為阻性電流IR1。測量避雷器阻性電流的矢量關系見圖1，計算公式如下：

IR1=√2×IX1×cos（φ+φ0） （1）

式中：φ為阻性電流角；φ0為電壓校正角。

因為測量儀器的電流回路阻抗很小，所以用2根電流測量線分別連接避雷器放電計數器兩端，可獲得總泄漏電流IX；再用2根電壓測量線從電壓互感器二次繞組取得電壓信號。測量避雷器阻性電流的試驗接線見圖2。

現場需要測量B相避雷器的阻性電流，用測量儀器取B相避雷器的總泄漏電流IX，再取B相電壓互感器二次繞組相電壓U，儀器顯示電壓基波值U1和總泄漏電流基波值IX1，將電壓校正角φ0設為0后，儀器將按公式（1）計算阻性電流IR1，并將阻性電流IR1、阻性電流角φ、電壓校正角φ0等測量結果打印出來。同理，測量A相和C相避雷器的阻性電流時，取A相或C相避雷器的總泄漏電流，仍然取B相電壓互感器二次繞組相電壓，此時只需將電壓校正角φ0設為+120°，即可得出A相電壓值；將電壓校正角φ0設為-120°，即可得出C相電壓值，從而得出阻性電流的測量結果。

2 避雷器帶電檢測實例

某日12時，電氣試驗人員對一座500 kV變電站的避雷器進行阻性電流帶電檢測，發現3號主變66 kV匯流母線A相避雷器的阻性電流明顯比其他兩相大。當日18時對該臺避雷器進行復測，發現較12時測量數據明顯劣化，說明該臺避雷器內部存在異常，且異常情況發展較快。現場帶電檢測數據和對比情況見表1。

將該組避雷器返廠檢查，電性能測試數據與現場檢測數據基本一致，均為A相避雷器參數與出廠值差異大，初步懷疑內部因受潮而絕緣不良。

將A相避雷器的上、下法蘭拆卸后，利用機器取出芯組，用手電筒目測復合絕緣外套內的環氧樹脂桶內壁，未發現明顯裂紋。避雷器復合絕緣外套和芯組的電性能如表2所示。

從表2測量數據可以看出，A相避雷器外套電性能正常，芯組電性能異常，芯組的直流1 mA參考電壓明顯降低，直流泄漏電流明顯增大。將避雷器芯組放入烘干箱中，在120 ℃下烘干4 h，在烘箱溫度冷卻至45 ℃和室溫時測量芯組電性能，結果如表3所示。

通過表3測量數據可以得出：1） 避雷器芯組的泄漏電流在烘干后有減小趨勢，減小與烘干試驗有關；2） 烘干使芯組內部潮氣析出，泄漏電流減小，說明避雷器芯組受潮。

3 結論

設備生產廠家生產避雷器時應嚴把工藝關。該型避雷器采用復合外套真空灌封結構，內部灌封材料為雙組份有機硅凝膠，灌封前需對雙組份硅凝膠進行攪拌處理，此后抽真空清除攪拌時產生的氣泡（水汽），但廠家在抽真空工序上未按工藝標準執行，存在抽真空時間過短的情況，導致避雷器內部灌封的硅凝膠留存大量氣泡（水汽）。雖然出廠試驗時避雷器電性能數據正常，但現場運行一段時間后，硅凝膠內部的水汽析出，吸附在芯組表面造成內部受潮絕緣不良，導致泄漏電流中的阻性電流增大。

針對新投運的66 kV及以上避雷器，設備運維管理單位應在投運后1個月內完成首次帶電檢測，并將測量結果留做原始數據。在原有的帶電檢測周期基礎上應多檢測1次，且每年雷雨季前、后各進行1次避雷器阻性電流測量，以便準確掌握避雷器運行狀態，及時發現內部受潮缺陷。（下轉第33頁）