一起110 kV 金屬氧化物避雷器故障帶電檢測診斷分析

吳 雯，楊凱迪

（國網江蘇省電力有限公司常州供電分公司，江蘇 常州 213000）

金屬氧化物避雷器（以下簡稱避雷器）是變電站中重要的電氣設備。避雷器一般與被保護設備并聯使用。當變電站或輸電線路中出現雷電過電壓、操作過電壓時，避雷器立即動作，限制過電壓幅值，從而保護設備絕緣，所以避雷器運行的可靠性直接影響電網的穩定運行[1-2]。

受制造工藝及長期運行影響，避雷器往往會出現閥片老化、內部受潮、絕緣性能老化等異常狀況，導致避雷器出現本體絕緣電阻下降、泄漏電流增大、本體發熱等現象，通過紅外測溫技術、避雷器阻性及全電流帶電測量可有效發現這類缺陷征兆[3-5]。目前，隨著帶電測量技術與設備狀態評價相結合的管理模式被全面推廣應用，在避雷器加速劣化前期便采取針對性的防范或檢修措施，有效避免了避雷器故障對電網造成的影響[6]。

本文針對一起帶電檢測中發現的避雷器發熱故障進行診斷分析，結合紅外測溫、阻性及全電流帶電測量初步判斷發熱故障原因。并在停電檢修的環節中，對故障避雷器進行絕緣電阻試驗、直流泄漏試驗、運行電壓下的交流泄漏試驗，輔以內部解體檢查照片及現象進行驗證，對發熱原因進行分析，提出針對性的防范及日常運維措施。

1 故障發現過程

2022 年3 月，變電檢修中心變電修試人員對某220 kV 變電站站內一次設備開展年度紅外檢測工作時，發現110 kV 某7601 線線路避雷器C 相溫度異常，如圖1 所示。

圖1 110 kV 某7601 線線路避雷器C 相紅外圖

避雷器C 相與相鄰相比較，主要表現為整體性發熱，下節發熱溫度最高為22.3 °C，最低為20.1 °C，溫差達2.2 °C，如表1 所示。根據DLT 664-2016《帶電設備紅外診斷應用規范》中附錄I 電壓致熱型設備缺陷診斷判定為緊急缺陷?，F場初步檢查避雷器C 相外觀整體完好無破損，查看三相避雷器的泄漏電流表，發現C 相泄漏電流表計讀數異常偏大，指針已偏離正常綠值工作域，初步判斷避雷器C 相內部存在缺陷。該避雷器型號為Y10W-102/266，出廠日期為2018 年8 月，安裝日期為2018 年8 月。

表1 本次110 kV 某7601 線線路避雷器溫度分布 °C

在紅外檢測發現異常后，為進一步確認避雷器內部是否存在受潮缺陷，檢修人員對110 kV 某7601 線線路避雷器三相進行了阻性及全電流帶電測量，數據如表2 所示。

表2 阻性及全電流帶電測量現場數據

從臺賬記錄中找尋到2021 年3 月該條線路避雷器阻性及全電流帶電測量數據進行對比分析，如表3 所示。

表3 阻性及全電流帶電測量歷史數據

對比表1 和表2 數據可以發現，本次帶電測量環境條件與去年相似。根據 Q/GDW 1168-2013《輸變電設備狀態檢修試驗規程》，對比測試數據分析發現，阻性電流占全電流比值約73.2%，正常情況下，阻性電流只占很小一部分，約10%～20%，電流C 相避雷器全電流初值差為91.3%，阻性電流初值差為1 020.4%，遠超規程規定的阻性電流初值差 ≤ 50% 、且 全電流 ≤ 20% 的 規 定。綜合上 述 避 雷器帶電檢測以及紅外測溫結果，推測避雷器內部存在閥片老化或者受潮等原因造成的性能劣化，考慮到故障前一周期帶電檢測和停電試驗數據合格，所以判斷內部閥片受潮導致缺陷的概率更大。

2 停電試驗及解體檢查

考慮到缺陷緊急，轄區主管部門匯報調度后申請對110 kV 某7601 線線路停電，并對缺陷避雷器C 相開展診斷性電氣試驗和返廠解體檢查。

對避雷器C 相進行工頻參考電流下的工頻參考電壓試驗。將阻性電流升至1 mA，測得工頻參考電壓58.63kV，與額定電壓102kV相比下降超過50%，甚至低于C相承受的相電壓不符合規程規定的工頻參考電壓數值不得低于避雷器額定電壓值。再次說明進行帶電檢測后至設備停電期間，該相避雷器整體劣化發展迅速，趨勢明顯。

對避雷器C 相進行直流1 mA 電壓（U1mA）及0.75U1mA下泄漏電流試驗。數據如表4 所示。

表4 直流1 mA 電壓（U1 mA）及0.75U1 mA 下泄漏電流數據

直流試驗中，直流1 mA 參考電壓105.1 kV，與初值（148 kV）降低近30%；0.75U1mA參考電流336 μA，遠超規程：U1mA與初值差不超過±5%；I泄漏與初值差相比 ≤ 30% 或 ≤ 50 A 的要求。

對避雷器C 相進行現場解體并測量各節閥片組絕緣電阻。檢查發現頂部防爆膜處存在明顯受潮氧化痕跡，密封圈壓縮不到位，如圖2 所示。避雷器在運行過程中，伴隨著環境溫度發生高低變化，避雷器腔內氣體會收縮與瓷套外部空氣形成正、負壓差形成呼吸作用。此時，若密封圈壓縮不到位，外部濕氣便會進入避雷器內腔，使得泄漏電流增加旁路后數值顯著增大，絕緣電阻減小。

圖2 防爆膜、密封圈圖

檢查閥片組，發現片間同樣存在深色氧化痕跡，以上部最為明顯，如圖3 所示。隨即在對其進行絕緣電阻測試，發現上部2 節閥片絕緣電阻嚴重降低，第1 節甚至接近為0，此位置靠近防爆膜處。對閥片位置進行編號，具體測試數據如表5 所示。

表5 閥片組對應絕緣電阻測試值

圖3 閥片組局部圖

3 原因分析

綜合110 kV 某7601 線線路避雷器C 相避雷器帶電檢測、停電試驗和解體檢查情況，可判斷異常的原因：

由于避雷器先期裝配環節頂部蓋板緊固問題導致密封圈存在壓縮不到位的現象造成密封不良。由于水氣從頂部進入，閥片受潮，導致上部第1、2 節閥片絕緣電阻嚴重降低，電壓主要由中下部閥片承受，導致下節溫度升高，驗證了紅外測溫數據的正確性。

水氣的進入同時導致避雷器內部絕緣下降，導致鋁夾板與瓷壁間放電，揮發物黏附芯體與瓷壁表面，進一步使泄漏電流增加，導致避雷器帶電檢測數據不合格。

4 結束語

設備制造廠家應加強人員培訓，改善設備制造工藝，提升產品質量，避免再次出現類似問題。

規范開展避雷器帶電檢測工作，每年雷電頻發季節前完成一次檢測，強化試驗數據分析研判，利用紅外精確測溫綜合評估避雷器運行狀態。

加強新入網避雷器質量管控，重點檢查避雷器頂部密封情況，嚴格把關避雷器交接試驗，確保新安裝避雷器無異常。