一起220 kV金屬氧化物避雷器帶電檢測數據異常的診斷分析

白 濤

（國網石嘴山供電公司，寧夏 石嘴山 753000）

金屬氧化物避雷器廣泛應用在電網過電壓保護，其可靠運行直接關系到電網穩定運行。在運行中其長期承受工頻運行電壓，電阻片會發生老化，當密封不良時會造成電阻片受潮，使剩余電流增大，電阻片溫升增大，發生避雷器故障。因此及時發現避雷器剩余電流增大、本體發熱等缺陷，對避雷器的安全運行具有重要意義。目前，隨著狀態檢修工作的深入開展，避雷器日常監測主要通過裝設的在線剩余電流表、帶電進行阻性電流測試、紅外測溫等技術來實現[1]，以此來監視避雷器的運行狀況。

1 故障經過

2017年5月23日，運維人員在對某220 kV變電站進行例行巡視時，發現220 kV 211線路避雷器裝設的在線剩余電流監測表計指示該避雷器剩余電流讀數異常，指針位于紅色告警區域內，與其他設備比較在線剩余電流表讀數異常增大，但避雷器外觀檢查無異常，初步判斷該避雷器內部存在缺陷。該避雷器型號為Y10W5-204/532，2014年7月出廠，2015年9月29日投運。

2 帶電檢測

為了進一步準確定性211線路缺陷，現場對其開展了帶電檢測工作，檢測內容包括剩余電流（全電流、阻性電流）及紅外精確測溫。

2.1 運行電壓下避雷器阻性電流及全電流測試

2017年5月26日，在對某220 kV變電站進行雷雨季節前避雷器帶電檢測時發現某220 kV 211線路三相避雷器運行電壓下阻性電流分量較2016年檢測數值有明顯增長。6月12日工作人員對其進行再次跟蹤試驗，發現211線路避雷器三相運行電壓下阻性電流分量較5月26日測試數據仍有明顯增長。如表1所示。

由表2所得測試值，A相避雷器上、下節和B相避雷器上節停電直流試驗均遠遠超過規程標準值[2]。

2.2 紅外精確測溫

2017年6月13日00:30，對該組避雷器進行了夜間紅外精確測溫，紅外測溫未發現避雷器有明顯發熱現象。

圖1 避雷器精確測溫紅外圖譜

3 停電試驗情況

鑒于帶電測試試驗結果中阻性電流明顯增長明顯，且已不滿足規程要求[2]，運行時一旦在有線路遭受雷擊的情況下易發生損毀故障，故申請對211線路停電，進行檢查試驗。

3.1 絕緣電阻測試

絕緣電阻試驗A相整體絕緣電阻為25000 MΩ，B相整體絕緣電阻為80000 MΩ，C相整體絕緣電阻為150000 MΩ，A相整體絕緣電阻明顯小于B、C兩相。

3.2 避雷器直流測試

對211線路避雷器直流1mA電壓（U1mA）及在0.75U1mA下剩余電流試驗進行了復測，分別抽取A相下節、B相上節和C相上節進行測試，并對試驗偏差最大的A相下節分別在加屏蔽和不加屏蔽兩種狀態下進行測試比對，測試結果如表2所示。

由表2可以看出，A相下節避雷器在加屏蔽和不加屏蔽2種試驗方法的狀態下試驗數據均一致，證明試驗數據與試驗方法無關，避雷器本身存在異常。

表2 211線路避雷器直流試驗測試數據

對A相避雷器下節單獨進行剩余電流伏安特性曲線測試，測試數據如表3所示，剩余電流伏安特性曲線圖，如圖2所示。

圖2 211線路避雷器A相下節伏安特性曲線圖

表3 211線路避雷器A相下節伏安特性測試數據

由表3及圖2可以看出，A相下節避雷器的伏安特性曲線存在明顯偏離，且拐點僅在0.3～0.4 mA附近，且在加壓至某一穩定值時，電流隨時間呈現明顯下降趨勢，內部極性效應較明顯。由此判斷：211線路避雷器A相上、下節，B相上節均超過規程標準值，判定試驗不合格，避雷器內部存在整體受潮可能。

3 解體檢查情況

6月22日，對211線路避雷器A相上節、下節進行解體檢查。拆除避雷器密封法蘭盤時，發現密封法蘭盤緊固螺絲存在斷裂但未發現斷裂螺絲帽、螺絲松動等問題；導電片上存在潮濕水跡，上、下節避雷器解體的電阻片上均發現水跡、水漬；在下節避雷器的絕緣筒最下端發現黑色放電燒蝕痕跡，如圖4～7所示。

圖3 密封法蘭盤螺絲斷掉

圖4 密封法蘭盤螺絲螺絲松動

圖5 上節導電片上有潮濕的水跡

拆解電阻片發現電阻片間存在水漬痕跡。下節第二串電阻片最下電阻片有水珠；且在下節絕緣筒（環氧樹脂筒）最下端出現放電燒蝕痕跡，放電嚴重，說明該避雷器受潮嚴重。

4 原因分析

結合運行狀況、帶電測試、停電試驗、解體檢查結果，判斷211線路避雷器故障原因如下。

圖6 下節導電片上有潮濕的水跡

圖7 下節絕緣筒最下端發現放電痕跡

避雷器的在線剩余電流表讀數異常增大，主要是避雷器內部受潮引起的。潮氣的來源有：在避雷器生產過程中，安裝環境濕度超標；閥片及內部零部件烘干不徹底，有部分潮氣滯留；裝配時將密封圈漏放、放偏；或在密封圈與瓷套密封封面之間夾有雜物；運行一段時期后密封部件損壞造成受潮。

211線路避雷器運行電壓下全電流和阻性電流017年5月26日、2017年6月12日測試數據較2016年3月11日測試數據初值差變化超過200%，增長趨勢明顯，系避雷器內部整體受潮所致。由于未出現局部集中性受潮現象，紅外測溫表征并不明顯[3]，停電試驗中直流電流試驗數據和伏安特性曲線與解體驗證結果一致，證明了帶電檢測數據的準確性[4]。

通過對避雷器解體檢查發現211線路避雷器內部未放置干燥劑，金屬密封法蘭盤緊固不牢，密封不嚴，使水汽進入避雷器密封腔內，進入內部的水分不能被吸收，使得水分凝結在防爆膜蓋板側面，蓋板和螺絲銹蝕斷裂使得防爆膜及蓋板處密封失效，導致避雷器芯體受潮劣化。

5 結論及建議

根據此次避雷器故障處理經驗，提出以下建議。

對運行中的避雷器要定期開展巡視檢查，尤其要注重雷雨季節來臨前的跟蹤監測和帶電檢測，對于運行年限較長的設備應適當縮短試驗周期或者安排全面帶電檢測。

應結合設備巡視周期重點進行避雷器在線泄漏電流監測表計的巡視，并記錄剩余電流和動作次數，當在線監測裝置指示的剩余電流處于紅色告警區域時應進行帶電檢測，測量全電流和阻性電流，試驗數據應進行分析判斷，查明異常原因。

確認在線剩余電流監測表計剩余電流指示異常的，應立即進行帶電檢測。對于阻性電流增長超過50%的應進行復測，對阻性電流超過100%的應停電進行直流試驗，加強試驗數據的分析，以確定避雷器故障點，確保設備可靠運行。

內部受潮是避雷器故障的主要故障之一，發現剩余電流在線監測裝置指示異常或帶電檢測數據異常時，應結合設備運行工況，綜合判斷故障性質，最終的檢修策略和方案應根據帶電檢測數據和停電試驗結果做出。