摘要：对误安装在变压器一次主位置的变压器中性点金属氧化物避雷器超压状态运行的泄漏电流参数、红外热像图温场变化进行测试分析，探讨了快速判定此类缺陷的方法，提出金属氧化物避雷器运行全电流判定避雷器有效性的分析建议。
关键词：金属氧化物避雷器；额定电压；持续运行电压；阻性电流；泄漏电流；红外热像图
金属氧化物避雷器应在系统标称电压下运行，但某些型号的避雷器，如变压器中性点避雷器，由于其在系统安装的位置不同，其所标识的系统标称电压并不表示可以在所标识电压下的系统任何位置都能安全运行。2011年，某送变电公司在变电所扩建增容工程施工中，误将220kV主变压器中性点避雷器安装于主变一次主避雷器位置并通过验收投入运行，避雷器处于严重超压状态下运行。现对避雷器超压运行状态的参数及避雷器超压运行状态检测判定方法进行分析。
1安装及缺陷发现过程
蒙东检修公司220kV变电所扩建，新增一台220kV主变压器，设计主变一次主装设1组型号为HY10WZ3-204/532避雷器，中性点装设1只型号为HY1.5WZ3-146/300避雷器。两种型号避雷器外形结构完全相同，安装前试验单位在场地外进行了避雷器试验，全部项目合格。
主变充电后，发现新投运的主变一次主避雷器三相在线泄漏电流监视表计指示异常，A、B相表计指示为0.5mA，W相表计指示为0.8mA，避雷器全电流相间偏差1.6倍。主变中性点避雷器没有安装。
2避雷器运行参数测试分析、缺陷认定和处理
2.1 全电流阻性电流测试与分析
试验单位立即对新投主变一次主避雷器三相避雷器运行全电流阻性电流测试，数据与现场避雷器在线泄漏电流监视仪显示值相吻合，测试数据见表1。
表1 220kV主变一次避雷器全电流测试数据
三相避雷器全电流、阻性电流分析，避雷器在线泄漏电流监视仪指示正确。C相避雷器运行全电流为A、B相的1.5倍，阻性电流偏大，为B相的1.75倍，但仍在厂家技术规定值控制标准以内。
2.2 红外检测与分析
避雷器红外检测及分析（红外检测图像见图1，避雷器红外热像图线温分析见图2）：
a）红外热像图线温分析，A相、B相上、下节分别对比，温度基
本相同；
b）A相比B相避雷器上节温度高1.7℃，外测试空气温度-15℃，折算到20℃，温差超过2.5℃；
c）A相比B相避雷器下节温度高0.9℃；
d）避雷器各相上、下节温场分布均匀。
判定各支避雷器运行技术状态良好，C相避雷器超压运行。
本次安装的两种型号避雷器额定电压比为1.4，试验单位怀疑为场外完成避雷器试验后，误将变压器中性点避雷器装在主变一次主避雷器位置。询问安装单位，证实新安装主变根据系统主变中性点接地要求，取消了新安装主变的中性点经避雷器接地的安装设计。核对那支未安装避雷器的型号，证实了试验单位的怀疑。
2.3 避雷器特性曲线分析
2.3.1 两种型号避雷器技术参数差异
HY10WZ3-204/532、HY1.5WZ3-146/300虽然系统标称电压均为220kV，却是两类用途完全不同的避雷器，不仅通流能力不同，其他技术参数也相差很大。两种型号避雷器参数见表1。
2.3.2 两种型号避雷器特性曲线差异
表1两种避雷器技术参数数据
两种避雷器各自的特性曲线绘制如图3。
2.3.3两种型号避雷器技术参数及特性曲线分析
a）避雷器额定电压相差1.4倍；
b）避雷器持续运行电压、直流U1mA、雷电冲击电流残压相差36%～44%；
c）HY10WZ3-204/532型避雷器运行在其持续运行电压以下的80%~84%区间，而HY1.5WZ3-146/300已运行在其持续运行电压的108%~113%区间，超出正常运行电压35%~41%。变电所直接联接发电厂，母线电压经常在电压标准的上限133.4kV运行；
d）220kV电网系统内过电压倍数按1.4倍计算，系统挠动过电压将达到177.8kV。如果系统发生不太强的挠动内过电压，都会导致HY1.5WZ3-146/300避雷器动作，造成主变差动保护动作，HY10WZ3-204/532型避雷器则可以在系统挠动状态正常工作；
e）通流容量相差10倍，如果发生系统内过电压或外过电压，HY1.5WZ3-146/300避雷器通流能力不足，可能会发生避雷器爆炸事故。
2.3.4此种缺陷被认定为紧急缺陷，立即安排停电处理。避雷器更换后，三相在线泄漏电流监视仪指示、运行全电流电流、阻性电流参数、避雷器相间同位置温差等均正常。
3经验与借鉴
本次由于避雷器安装错误所造成的设备缺陷，在发现的判断上有以下经验可供借鉴：
图3 HY1.5WZ3-146/300型、HY10WZ3-204/532型避雷器特性曲线
a）GB 11032-2000 《交流系统用无间隙金属氧化物避雷器》定义，避雷器额定电压为：施加到避雷器端子间的最大允许工频电压有效值，按照此电压所设计的避雷器，能在所规定的动作负载试验中确定的暂时过电压下正确地工作。它是表明避雷器运行特性的一个重要参数，但它不等于系统标称电压。避雷器持续运行电压为：允许持久地施加在避雷器端子间的工频电压有效值。这两个电压值都不是系统的标称电压和避雷器应承受的运行电压，不应以避雷器铭牌上的额定电压判定避雷器可否在此电压下运行。
b）在长时间过电压运行状态下，金属氧化物避雷器晶界层电子过量聚集，导致避雷器快速劣化。
c）避雷器运行状态下的全电流主体是避雷器的电容电流，阻性电流以峰值计量，折算到平均值向量相加。HY1.5WZ3-146/300型避雷器虽然外形结构与HY10WZ3-204/532型避雷器相同，但由于其金属氧化物阀片数量少，电容值大，在相同电压下运行全电流较大，避雷器在线泄漏电流监视仪很容易发现和判断。
d）红外热像图分析，即使在冬季，HY1.5WZ3-146/300型避雷器与其他避雷器温差已超过DL/T 664-1999 《带电设备红外诊断技术应用导则》电压致热类缺陷的判定标准。
e）避雷器电容电流认为是不变的，避雷器各种原因劣化导致的技术参数变化，阻性电流折算到平均值再与电容电流向量相加，影响避雷器全电流变化较小，而且这种情况只适用于单节使用的避雷器。
f）对于两节串联使用的避雷器，上、下节避雷器同时劣化的机率极小，在技术状态良好避雷器的承载下，避雷器缺陷被隐蔽起来，经常是串联使用避雷器运行全电流、阻性电流测试无异常，但停电单节避雷器试验，超过”U1mA实测值与初始值或制造厂规定值比较，变化不应大于±5%”的标准规定，被判定不合格。
g）为防止避雷器安装错误，安装过程中应注意核对避雷器铭牌，特殊位置安装的避雷器做出标识，交接试验单位宜在避雷器安装就位后试验。
h）新装避雷器投运时应立即检查在线泄漏电流监视仪的表计指示，发现问题及早处理。
4结束语
近年来，不同型号同外形结构的避雷器较多，安装后的试验中多次发现避雷器安装错误的现象，应引起安装和试验单位的注意。
作者简介：
蒋沐晖（1968年出生），男，高级工程师，现从事电气试验工作，研究方向：电气试验技术及高压电气设备缺陷诊断。
论文作者:蒋沐晖,秦广进
论文发表刊物:《电力设备》2018年第34期
论文发表时间:2019/5/20
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