谢焕平
（广东电网有限责任公司河源供电局 广东河源 517000）
摘要：文章介绍了一起110kV氧化锌避雷器异常运行的隐患，并对此展开分析，进行避雷器解体试验发现异常的原因。针对问题症结，提出一系列防范氧化锌避雷器异常运行的措施，旨在为电力运行部门提供一些思路，确保110kV氧化锌避雷器的安全稳定运行。
关键词：氧化锌避雷器；红外测温；带电测量；停电测试
引言
110kV 氧化锌避雷器是常用的过电压保护设备之一，它的功能稳定，可以限制约束操作过电压和雷电过电压，在电力系统中得到广泛应用。在广东地区，空气湿度大，加上其他环境因素，设备在运行过程中容易吸收潮湿空气，110kV 氧化锌避雷器在过度受潮后，其绝缘功能急速下降，导致对其他电气设备的过电压保护作用降低，同时自身可能会发生严重的电力事故，危害到电力系统的正常稳定运行，影响了供电可靠性。因此，如何对 110kV 氧化锌避雷器展开运行异常分析，并且提出相应的对策成为电力管理部门亟待解决的问题。
1 避雷器带电测量的缺陷
对 110 kV 某变电站进行带电测量，发现110 kV04 间隔 B 相避雷器全电流、阻性电流异常，与历史值相比增大一倍，均为同组 A、C相避雷器的 2 倍左右。设备运行中普遍采用全电流作为避雷器运行状态监测参量。避雷器无缺陷时，其泄漏电流主要为容性电流，阻性电流占比很小；发生缺陷时，容性电流变化不多，阻性电流却大大增加；所以对避雷器带电测量异常都要引起重视。该避雷器数据较往年有较大的变化。B 相全电流明显超出同组避雷器的 1倍左右，阻性电流 Irp达 127μA，占 Ix全电流的约 12%，与交接及以往值比变化大于 100%，增长率显著；而功率损耗 P1 的涨幅也比较明显，超过 100%，避雷器 B 相可能存在内部绝缘缺陷。
2 避雷器红外热像检测
对该组避雷器进行了红外热像检测，避雷器是电压致热型设备，产生过热缺陷后，因热
量有限，且由于绝缘层热传导系数的影响，反应到设备外部的温度变化量较小，可能没有特
征显著的过热点，而只是整体温度微量上升，不利于缺陷的发现。所以需要对避雷器进行精确红外测温，并从同组不同相别及同相不同节多角度分析测试结果。对该组避雷器进行了红外线测温，环境温度：25℃，湿度 60%，风速 0.4 m/s，如图 1 所示。
图1 间隔避雷器红外测温图
对图 1 中红外热像数据进行分析，B 相避雷器底部出现明显发热点（温度 50°），其余两相同一部位温度为 23°，根据规程规定，该状态属于严重缺陷，结合运行中持续电流检测的试验结果，初步判断该设备存在极大的安全隐患，需要立即停电检查。
3 避雷器停电检查性试验
将该组避雷器退出运行，停电进行检查。B 相绝缘电阻值下降到 440 MΩ。再进行直流1 mA 参考电压及 75%U1mA 下的泄漏电流试验，试验结果表明该避雷器直流 1 mA 参考电压下降 50% 以上，且 75%U1mA 下的泄漏电流值超过 600 μA，超过交接测试结果的 46 倍，基本确定该避雷器内部发生缺陷，停电试验结果与在线测量结果基本一致。
4 避雷器拆解
对故障避雷器进行解体，检查上、下法兰密封完整无破损。首先切开避雷器上法兰和上电极的金属链接部分，发现上端电极切面光滑平整，电极与隔弧筒密封不严，有细小的缝隙，
而下端电极切面蜂窝眼密布，制作工艺不良。对避雷器本体解体，检查发现避雷器阀片连接紧固，外部整洁，未见明显污染物；切开避雷器本体，发现避雷器内部隔弧筒环氧树脂板存在受潮现象。依次取出避雷器阀片，对其进行绝缘及直流特性试验，所试项目合格，因此可知避雷器氧化锌阀片并没有劣化；与带电检测试验结果避雷器阻性电流占比小于全电流的 20% 相符。综合上述拆解情况可以得出结论，本次设备缺陷主要是由于制造工艺不佳、密封不良，致隔弧筒受潮绝缘劣化产生的。
5 氧化锌避雷器受潮原因
造成本次避雷器内部缺陷的原因为隔弧筒环氧树脂受潮。对避雷器由于受潮导致的事故进行深入分析，有利于提高避雷器缺陷诊断水平，并及时发现 MOA 的异常工况，保证电网的安全稳定运行。研究发现，避雷器复合绝缘外套将避雷器本体分隔为内外两个空间。相较外部空间，内部有受潮时不易被察觉。而影响内部受潮程度的因素有气压、电流以及昼夜温差。当这些影响因素变化时，内部空间会形成一个微小的循环系统。水分在温度较高的白
天会气化为水蒸气，使得空气湿度增大，从而轻易入侵到避雷器复合绝缘内部。而到了夜间，温度降低，密封在内部空间的水分迅速液化，凝聚附着在绝缘胶、隔弧筒、阀片柱、引发棒上，形成凝露。其中具有内外表面的隔弧筒因其表面积大、吸水性高等特点，最易吸收水凝露。当固体介质中存在液体时会引发局部放电和电晕，水分在其作用下分散又聚集，最终形成树枝型的放电痕迹，严重时会演变为贯穿性放电通道，在温度骤降时致使绝缘层产生裂纹。另外，避雷器内部的部分气体在强电场下会被电离，产生臭氧、游离氮等气体，此类气体会对高分子材料产生破坏作用，加之电化学环境恶化、内部金属部件锈蚀，避雷器内的隔弧筒环氧树脂的绝缘寿命将会大大缩短，甚至还会发生爆炸。
而本次避雷器故障，由于及时发现其绝缘电阻降低，立即退出运行发现缺陷，尚未造成严重后果，缺陷仅发展到内部原件受潮霉变、泄漏电流增加。若受潮程度进一步发展，很可能导致非受潮原件的功率损耗和发热，进而发生严重事故影响电网安全。
6处理建议与对策
（1）严格统计110 kV氧化锌避雷器运行的时间以及设备型号，同时进行红外普查和带电测试，也可进行停电试验，对于存在问题的避雷器需尽早进行更换。
（2）加强对氧化锌避雷器运行的日常巡检，并对其电流泄漏数值进行跟踪。每半年对氧化锌避雷器进行一次带电测试与红外测试，并对电流泄漏的波形加以注意。如果测试过程中出现任何的异常数据或者不正常误差，均需予以高度重视，在汇总完各项数据之后，对其进行综合性的分析。如果发现数据仍然存在问题，则可通过停电试验进行检测。
（3）避雷器结束测试工作之后，还需对其运行状态进行评估，如有需要可将试验周期缩短。一般对0.751m A和1m A下的避雷器泄漏电流进行测量，这样就能将避雷器受潮情况、劣化情况等及时查找出来，从而采取针对性的措施加以应对和处理。
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（4）如果避雷器运行时间较长，即运行10年以上的，需根据正常的周期进行检修。一般当避雷器老化之后，其缺陷就会快速发展，且可能在很短的时间内就会逐渐发展成为严重的故障。因此，必须对输变电设备运行的状态实施相应的检修策略。对于泄漏电流为0.751m A和1m A下的避雷器，其4.5年为一个测量周期。
（5）在进行红外检测的过程中，由于避雷器类型的不同时，其灵敏度也存在较大差异。在氧化锌避雷器中，无间隙金属类的外绝缘套有两种，即复合外套以及瓷外套。通常复合外套的热传导系数大于瓷外套，且阀片与绝缘材料之间的介质会对热量传导产生一定的阻碍作用。当发生电压类过热缺陷之后，一般表现为有限的局部发热，由于绝缘层影响到热传导系数，因此，瓷外套避雷器在运行的过程中，其发热现象会逐渐反馈到设备的外部，因此，外部则具有较小的温度变化。所以采用红外检测技术对运行电压下的避雷器进行过热缺陷检测时，瓷外套的检测效果缺乏一定的有效性和灵敏度。
7 结束语
运行年代较长的 110kV 氧化锌避雷器在各方面的性能都会有所下降，特别是各密封元件的装配精度，很容易出现空隙，吸收了过多的潮湿空气，导致避雷器的的泄漏电流、阻性电流等参数出现偏差，如不及时发现处理，这些小偏差累积后将会形成设备隐患，影响氧化锌避雷器的正常性能，严重者导致设备故障。为此在设备投运前，需要严格按照相关要求进行交接试验，不合格不予投运。投入运行后，要合理编制计划，加强巡视检查，按照试验周期进行带电检测、红外测温，了解避雷器的安全状态，对氧化锌避雷器性能的进行诊断分析，防患于未然。
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论文作者:谢焕平
论文发表刊物:《河南电力》2018年19期
论文发表时间:2019/4/11
标签：避雷器论文; 氧化锌论文; 电流论文; 缺陷论文; 测温论文; 过电压论文; 设备论文; 《河南电力》2018年19期论文;