35kV氧化鋅避雷器紅外檢測異常分析

李星宇 陳通 吳凱 李洋洋

摘 要 避雷器是維護電力系統運行安全穩定的保護設備之一，氧化鋅避雷器因為優勢特點明顯，是目前發展階段中系統的主流保護設備。本文以一起典型的氧化鋅避雷器故障作為案例進行分析，合理解決產生的故障，保障了系統運行的安全穩定性。以下觀點僅供參考和借鑒。

關鍵詞 氧化鋅避雷器;高壓試驗技術;故障處理

引言

電力系統中紅外測溫診斷技術能通過非接觸方式檢測設備溫升，診斷設備運行狀態，具有簡便、安全、實時、直觀等特點。通過熱成像分布可準確判斷內部缺陷具體部位，消滅事故隱患于萌芽中。目前針對避雷器、電壓互感器、耦合電容器等電壓致熱型設備進行狀態檢修、周期性普測，并根據負荷、季節等變化重點跟蹤測試[1]。

1氧化鋅避雷器簡介

（1）避雷器的作用

避雷器的作用是限制過電壓以保護電氣設備。避雷器就是在線路或設備上人為地制造絕緣薄弱點即間隙裝置，間隙的擊穿電壓比線路或設備的雷電沖擊絕緣水平低，在正常運行電壓下間隙處于隔離絕緣狀態，在過電壓下間隙被擊穿接地，放電降壓起到保護線路或設備絕緣的作用。

（2）氧化鋅避雷器工作原理

氧化鋅避雷器結構上是若干片氧化鋅閥片壓緊密封在避雷器瓷套內，氧化鋅閥片具有非常優異的非線性特性，在較高電壓下電阻很小很小，可以泄放大量雷電流，殘壓很低，在電網運行電壓下電阻很大，泄漏電流只有50～150μA，電流很小，可視為無工頻續流，它對雷電幅值同樣有限壓作用，防雷保護功能完全是其突出優點。

2故障經過

國網江蘇電力公司220kV某變電站35kV正母線、副母線線氧化鋅避雷器（型號：YH5WZ—54/134W）于2015年3月投運。按照試驗周期規定，截至2018年底，該氧化鋅避雷器每年進行例行試驗（停電）和帶電（不停電）測試試驗，均未發現異常[2]。

2019年7月18日，在紅外精確測溫過程中，工作人員發現220kV某變電站35kV正母線氧化鋅避雷器A相、B相，以及35kV副母線氧化鋅避雷器B相溫度異常。存在異常的三只避雷器紅外圖像存在明顯亮區，氧化鋅避雷器通體發熱，色差梯度較大，具有典型的氧化鋅避雷器發熱特征，溫差分別為：35kV正母線氧化鋅避雷器A相1.9K、B相2.1K，35kV副母線氧化鋅避雷器B相1.6K。根據熱相特征判斷屬于電壓致熱型缺陷，按照DDT664--2016帶電設備紅外診斷應用規范中的規定，屬于嚴重以上等級的缺陷。為了確認設備缺陷和防止誤判，立即申請對該氧化鋅避雷器進行停電測試。從測試數據分析判斷、確認了該設備缺陷的存在。2019年7月19日，此站35kV正母線、副母線停電，對35kV正母線、副母線氧化鋅避雷器進行了更換。通過對故障氧化鋅避雷器的高壓試驗數據結果進行分析，確認該氧化鋅避雷器內部受潮，致使絕緣強度降低、泄漏電流增大，引起發熱。對更換的氧化鋅避雷器在其運行24h后再次進行紅外測溫診斷復查，亮區消失，35kV正母線氧化鋅避雷器三相間溫差最大為0.1K，35kV副母線氧化鋅避雷器三相間溫差最大為0.2K，帶電測試氧化鋅避雷器（阻性電流）數據也在正常范圍內，缺陷消除。

3故障分析

（1）紅外測溫診斷分析

通過紅外測溫診斷分析，判斷發熱缺陷等級。基于紅外圖譜分析可知，35kV正母線氧化鋅避雷器A相、B相，35kV副母線氧化鋅避雷B相有明顯亮區，溫度異常，發熱區域為避雷器整體，形成通體發熱圖像，并且從上到下均勻分布，具有典型的氧化鋅避雷器電壓致熱型發熱特征，實測值分別為：35kV正母線氧化鋅避雷器A相33.1℃、B相33.3℃、C相31.2℃，發熱相溫差為A相1.9K、B相2.1K。35kV副母線氧化鋅避雷A相33.0℃、B相34.6℃、C相33.2℃，發熱相溫差為B相1.6K。

根據氧化鋅避雷器的工作原理，結合紅外圖譜發熱特征，判定氧化鋅避雷器缺陷為電壓致熱型缺陷。依據DL/T664--2016帶電設備紅外診斷應用規范要求，電壓致熱型設備一般定位是嚴重及以上缺陷。設備缺陷判定依據：溫差在0.5～1K為嚴重缺陷，35kV正母線氧化鋅避雷器A相溫差為1.9K，B相溫差為2.1K，35kV副母線氧化鋅避雷器B相溫差為1.6K，已超嚴重缺陷的規定，所以判定為危急缺陷，需立即停止運行，檢修消缺[3]。

（2）設備停電試驗分析

通過對更換下的氧化鋅避雷器進行絕緣電阻試驗和直流泄漏電流試驗，由試驗數據可以判斷出35kV正母線氧化鋅避雷器A相、B相，及35kV副母線氧化鋅避雷器B相絕緣強度降低，直流1mA下的電壓降低且與歷史值偏差較大，泄漏電流超出標準值（50μA），該設備存在嚴重故障，初步判斷為受潮引起的氧化鋅避雷器內部絕緣嚴重劣化。經解體后發現到避雷器閥體內部有凝露，金屬封堵片有銹蝕痕跡，證明了對缺陷原因的判斷。

避雷器更換并運行24h后，工作人員對35kV正母線、副母線避雷器全面復查，35kV正母線氧化鋅避雷器三相間溫差最大為0.1K，35kV副母線氧化鋅避雷器三相間溫差最大為0.2K，帶電測試氧化鋅避雷器（阻性電流）數據也在正常范圍內，缺陷消除。

4結論分析

通過對此次避雷器內部受潮過熱缺陷分析可見，紅外測溫診斷技術是及時發現設備內部缺陷隱患的有效手段。故障隱患判斷中再結合其他帶電檢測項目，能準確判斷出設備隱患，及時發現設備存在的潛伏性故障[4]。

5結束語

在日常紅外巡視過程中，不僅要針對設備接頭、接點進行測溫，更要對電流、電壓互感器、避雷器等設備進行仔細診斷，準確發現和處理一些容易忽略的設備缺陷。同時要做到對紅外熱成像儀器的熟練操作，以便發現不易檢測的發熱缺陷。在檢測過程中也要應用多種檢測手段綜合診斷設備內部缺陷，以免漏判、誤判的情況發生。

參考文獻

[1] 李瑞.氧化鋅避雷器在電力系統中的應用及其維護[D].南昌：南昌大學，2008.

[2] 吳桂林.氧化鋅避雷器在線監測技術的研究與系統設計[D].武漢：武漢理工大學，2008.

[3] 李虹山，史陽.金屬氧化鋅避雷器（MOA）的在線監測及故障診斷[J].電力監測，2008，29（4）：28-31.

[4] 段建家，何智強，范敏.一起500kV金屬氧化物避雷器故障分析[J].電瓷避雷器，2014，（6）：79-83.