摘要：电力设备带电检测是发现设备潜伏性运行隐患的有效手段，是电力设备安全、稳定运行的保障。避雷器的带电检测主要包括红外热像检测、高频局部放电检测和运行中持续电流检测。通过实时监测避雷器运行时的泄漏电流等参量，形成数据记录库并统计出运行趋势，对产生突变的设备及时发出报警，引起检修和运行人员及时关注，从而尽早发现和消除缺陷，确保电网的安全稳定的运行。
关键词：金属氧化物避雷器；带电检测；诊断方法
本文简要介绍避雷器带电检测技术及其在实际中的一例应用案例，进一步证明了带电检测技术在避雷器状态检修中的有效性和重要性。
1金属氧化物避雷器带电检测原理
在交流电压下，流过MOA的电流包含阻性电流和容性电流。在正常情况下流过避雷器的主要为容性电流，阻性电流相对较小，仅占很小一部分约为10%～20%，但是，当MOA老化或者阀片受潮后，导致可变电阻阻值下降，阻性电流增大。由于MOA阀片的非线性，阻性电流的变化为非线性，因此MOA运行参数可简化等效为一个可变电阻和一个不变电容的并联电路，如图1所示。
图 1 MOA 等效电路及电流矢量
当运行中的MOA受潮或劣化时，等效电容C或电阻R发生变化，从而使得阻性电流IR增大，全电流IX、容性电流IC也将增大，电压电流夹角②φ将减小，一般情况下这些变化都可以从避雷器的以下电气参数变化反映出来：在运行电压下，全电流阻性分量峰值的绝对值增大；在运行电压下，全电流谐波分量明显增大；运行电压下的有功功率损耗绝对值增大；运行电压下的全电流的绝对值增大，但不一定明显。
可见，当电阻片老化、避雷器受潮、内部绝缘部件受损以及表面严重污秽时，容性电流变化不大，阻性电流大大增加，所以，目前金属氧化物避雷器带电检测的主要手段是带电检测避雷器的阻性电流。
2测试方法
2.1不带PT测试三只避雷器
此种方法是基于基波法原理测试的，比较适用于无法获取电压互感器二次电压信号或某些特殊情况，只能测出总泄漏电流。阻性电流和φ角都是未知的，无法直接检测的量。根据总的泄漏电流利用快速傅立叶变换分析谐波而得出阻性分量，此种方法准确性较低，对于避雷器初期劣化不是很敏感，但操作上方便，也较安全，也比较省时。
2.2带B相PT定量补偿测三只避雷器
此种方法是采用B相PT作为参考电压信号，取三相的计数器的泄漏电流，由于取B相电压，所以B相避雷器可以直接得出测试结果，A、C相角度要在仪器内进行加或减120°得出结果。但在现场测量时，对于一字排列的避雷器，中间B相会通过杂散电容对A、C相泄漏电流产生影响，如图2所示，影响大小取决于电压等级以及B相距A、C相的距离，B相由于会同时受到A、C相的干扰，基本上干扰会抵消。一般A相φ减小2°到5°左右，阻性电流增大；C相φ增大2°到5°左右，阻性电流减小甚至为负；B相基本不变。测试结果因为干扰而不准确，因此在测量时就会出现抗干扰和不抗干扰的选择。抗干扰就是在测试过程中对A、C两相进行补偿，如测量A相时增加2°到5°的补偿干扰角，测量B相时不补偿，测量C相时增加负2°到5°的补偿干扰角，都是定量补偿，数据并不准确，存在过补偿或欠补偿现象。而在80°到90°之间每变化1°，COS值变化都至少在10%以上，所以测量时会有较大误差。安全性上比方法1要差些，省时上也不如方法1。
2.3带B相PT去干扰测三只避雷器
此种方法类似于方法2，接线时无论测试哪一项都要把B相的电流线接上，电压信号线可以接B相。补偿角处理方式上与2不同，此方法的处理方式是基于三相电流相位互差120°的原理，通过与B相的相位角来对A、C相的相位角进行强制补偿。例如测A相避雷器，首先测量B相实测电流和A相电压的相位角α，再测出A相电压和A相实测电流的相位角β，干扰角等于120°-（α+β）。对于三相电流电压相位差不一致的避雷器来说此种方法也带有很大误差。对出现劣化的避雷器可能会出现误判。
图2中间相对边相干扰
图3带B相PT定量补偿测三只避雷器
2.4带母线PT测三只避雷器
此种方式基本上都是测试母线PT避雷器的，不过线路避雷器也可以用此方式，由于母线电压与线路电压同大小同方向，所以可以利用母线PT来代替线路PT，测试A相避雷器时用A相母线PT，测试B相避雷器时用B相母线PT，测试C相时用C相母线PT，但测试时B相对A、C相的干扰依然存在，测试结果与方法2相差无几。但操作上要比方法2存在更大的风险，如“三误”操作、损坏PT保险等，且更加耗时。
3案例及分析
2016年4月15日，某电力公司巡视人员发现某线路避雷器A相在线监测仪全电流读数严重超标。为此试验人员用阻性电流测试仪对避雷器进行阻性电流带电测试。测试结果看出与B相和C相比较，避雷器A相的交流泄漏全电流增大约123%和113%；阻性电流增加约11倍和10倍。阻性电流在交流泄漏全电流中所占比例大88.6%，而正常情况应小于20%。功率损耗明显增大，电流电压相角下降至57.78°，而正常情况应为77°～87°，从而分析避雷器存在严重缺陷。
为进一步查明故障原因，检修人员对该线路避雷器A、B两相进行了解体检查，发现：A相的氧化锌电阻阀片表面釉层有明显的闪络痕迹，而B相电阻片表面釉层光洁发亮：A相避雷器两端盖板锈蚀严重，防爆板表面已全部呈现绿色铜锈，金属附件上也呈现锈蚀和锌白。某些部分有红褐色锈斑和黑色粉末；避雷器密封胶圈弹性明显变差，存在一定程度的老化现象。分析认为采用的密封圈材质较差。
4结论
通过前面的分析，可看出此避雷器存在严重的绝缘缺陷，由于该避雷器处在重要的省网联络线位置，一旦爆炸后果将不堪设想。可见，一定要加强设备采购管理，安装后要检测合格才能投入运行，定期开展避雷器阻性电流测试和红外热像测试，并通过实时监测避雷器运行时的泄漏电流等参量，形成数据记录库并统计出运行趋势，对产生突变的设备及时发出报警，引起检修运行人员及时关注，从而及早应对，避免事故。
参考文献：
[1]朱海貌，黄锐，夏晓波等。金属氧化物避雷器带电检测数据异常的诊断及分析[J]。电瓷避雷器，2012，（2）：68-71.
[2]罗容波，王岩，李国伟。带电检测技术在避雷器状态诊断中的成功应用[J].电瓷避雷器，2011，（6）：53-56.
论文作者:牛婷,崔文韬,令狐建刚,上官元月
论文发表刊物:《电力设备》2019年第7期
论文发表时间:2019/9/18
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