摘要：氧化锌避雷器具备着十分优良的非线性、动作寻求、残压低以及结构简单、维护便捷等优势，是现阶段最为先进的过电压保护设备。然而其在实际运行过程中，也会出现一些故障现象，其中异常发热就是最为典型的故障现象之一。文章结合实例，就氧化锌避雷器在运行中异常发热问题展开探讨，并提出了相应的处理对策。
关键词：氧化锌避雷器；异常发热；问题
变电站内的氧化锌避雷器是用来防止雷电侵入波或内部过电压，并把过电压限制在电气设备绝缘的耐受冲击电压水平以下的一种电气设备，氧化锌避雷器并接在被保护设备附近，使设备免遭由于过电压引起的绝缘击穿损坏事故，如果氧化锌避雷器存在故障或缺陷，不仅起不到保护作用，严重时还会影响其它设备的运行，甚至酿成事故。对氧化锌避雷器进行在线红外诊断是电力设备带电诊断的重点项目之一。
一、氧化锌避雷器的结构及原理
氧化锌避雷器（MOA）是当前最先进的一种过电压保护装置，用来保护电力系统中各种电气设备的绝缘免受过电压的损坏。氧化锌避雷器由主体元件，接线盖板，绝缘底座等组成，而220kV等级及以上还配备有均压环，改善电位的分布。避雷器内部采用氧化锌电阻片为主要元件。如果系统出现大气过电压或操作过电压时，氧化锌避雷器呈现低阻值，使残压被限制在允许值以下，从而可靠地对电力设备进行保护，而避雷器在系统正常运行电压下，它呈高阻值，从而使避雷器只流过很小的电流，现在一般氧化锌避雷器都装有泄露电流监视器。氧化锌避雷器能释放雷电和释放电力系统操作过电压能量，从而保护电工设备避免受瞬时过电压危害，而且能够截断续流，不导致引起系统接地短路。氧化锌避雷器通常接于带电导线与地之间，与被保护设备进行并联。当过电压值达到规定的动作电压值时，氧化锌避雷器立即动作，流过电流，限制过电压幅值，保护设备绝缘。电压值正常后，它又迅速恢复原状，从而使系统能够正常供电。
二、实例分析
（一）基本概况
2016年6月5日，某电业局检修工区试验化验二班工作人员在110kV变电站进行红外测温时发现35kVII段母线避雷器C相下半节部分温度明显高于A，B两相相，存在异常发热现象。为找出发热原因，试验人员决定停运35kVII段母线避雷器，对其进行直流泄漏电流试验和运行电压下的持续电流测试。
（二）直流泄漏电流试验及运行电压下的持续电流测量
1.直流泄漏电流试验及运行电压下的持续电流测试
通过红外测温发现C相避雷器异常发热后将35kVII段母线避雷器停止运行，试验化验一班人员对这三相避雷器分别进行了绝缘电阻试验，直流泄露电流试验及测量了运行电压下的持续电流。
2.试验分析
通过试验可知A，B相避雷器绝缘电阻值和运行电压下的持续电流值均合格，直无明显差流泄漏电流试验数据也与出厂试验和历史试验值别，均为合格。但是C相避雷器U1mA试验电压为26.9kV，初值差已经达到-66%，远远超过“Q/GDW 168-2008输变电设备状态检修试验规程”规定的±5的标准，I75%U1mA值为240≥50uA uA也超过了“Q/GDW 168-2008输变电设备状态检修试验规程”规定标准，运行电压下的持续电流增加到2mA，也大于A，B相，已超标。由此可以初步判断C相避雷器发热的可能原因是：C相避雷器上半部分严重受潮后受潮部分丧失原有的绝缘性能，导致避雷器阻性电流增大，但是水分未影响到下半部分，下半部分绝缘依然良好，在这种情况下C相避雷器的运行电压（35/√3 kV）几乎全部由非受潮部分承担，较大的阻性电流流过非受潮部分时，导致下半部分温度升高发热。
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（三）避雷器解体分析
为确定避雷器发热原因，试验化验一班人员对发热的C相避雷器进行了解，当试验人员锯开避雷器上盖密封部分时从开口处流出来大量的水，打开上盖后发现弹簧生锈较严重；弹簧下面的氧化锌电阻片也浸在水中，然后试验人员进行进一步解体，把受潮的氧化锌电阻片全部打开了。
C相避雷器全部解体后发现避雷器氧化锌电阻片总数为16片，已受潮部分在避雷器上半部的从第1片到第10片氧化锌电阻片共10片，其中7片属于严重受潮3片为轻度受潮。在避雷器最下部的6片均未受潮，为良好氧化锌电阻片。解体后所看到的的已受潮和非受潮的氧化锌电阻片的比例跟红外图片中的发热部分的比例非常吻合。
（三）避雷器发热原因分析
C相避雷器解体过程中避雷器从内部流出来了大量的水，这验证了试验人员的试验结论的准确性，避雷器内部的上半部分存在严重受潮缺陷。C相避雷器内部严重受潮后，受潮部分电阻片之间产生通路，阻性电流大大增大，较大的阻性电流流过非受潮部分时，非受潮元件的功率损耗增大开始发热。
打开C相避雷器上盖时发现避雷器上部的密封盖与弹簧之间的金属电极有两个小洞，因为这两个洞的存在，上盖密封不良的情况下，水分进入上盖后通过这两个小洞直接进入到避雷器内部，并在弹簧周围的空隙中积累了大量的液体水，这些水把弹簧生锈的同时慢慢浸入到下面氧化锌电阻片串中，使得避雷器上部的10串氧化锌电阻片全部不同程度的受潮。然后试验人员对A，B两相避雷器也进行解体，打开避雷器上部的密封盖时同样发现了A，B相避雷器密封盖与压紧弹簧之间的上电极中也有两个小洞，并在A相上电极上存在少量的液体水，但是水分未影响到下面的氧化锌电阻片，B相密封良好，未受潮。
由此可得C相避雷器发热原因为：（1）避雷器设计有缺陷即设计时未考虑到水分通过避雷器的上电极中的小洞直接进入避雷器内部的可能性。（2）制造时密封系统不良。避雷器密封不良时水分通过上盖和弹簧之间的电极中的两个小洞直接进入到避雷器的内部，导致避雷器严重受潮，异常发热等现象。
三、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0.75U1mA和U1mA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。（4）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。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。
综上所述，氧化锌避雷器受潮会大大增加本身的电导性能，阻性电流明显增大。因此对此需给予高度重视，及时查明发热原因，并采取相应的应对措施，从而确保变电站的安全可靠运行。
参考文献：
[1]唐信，范亚洲.一起线路氧化锌避雷器故障的原因分析及防范措施探讨[J].中国电业：技术版，2012（6）
[2]郝晓强.一起110 kV氧化锌避雷器故障原因分析[J].机电信息，2016（36）
[3]杨翔翼.一起110 kV主变变低避雷器故障分析及对策[J].科技创新与应用，2014（35）
论文作者:张泽萌1,李宗臻2,孙国峰3
论文发表刊物:《电力设备》2017年第29期
论文发表时间:2018/3/20
标签：避雷器论文; 氧化锌论文; 过电压论文; 电流论文; 电压论文; 电阻论文; 小洞论文; 《电力设备》2017年第29期论文;