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摘要：在电力系统中金属氧化物避雷器是非常重要的一部分，其对系统具有过压保护作用，长期的运行之后很可能会出现发热的现象，其需要通过带电检测方式进行相应的修理和维护。对策，本文就对带电检测技术的金属氧化物避雷器缺陷进行分析，同时提出提高带电检测效率的措施。
关键词：带电检测；金属氧化物；避雷器；措施
金属氧化物避雷器（MOA）以其优良的非线性特性而广泛应用于电力系统中，是目前电力系统过电压防护的主要设备，其运行可靠性直接关系到电力系统设备的安全稳定。实际运行经验表明，避雷器长期运行可能会出现发热、绝缘性能下降的缺陷，如何及时发现这些缺陷具有重要意义。近年来，避雷器带电检测技术，如红外热成像、阻性电流测试等逐步推广应用，具有不停电、非接触、精度高的特点。笔者介绍了一起利用红外热成像、阻性电流测试等带电检测技术发现避雷器缺陷的典型案例，通过停电诊断性试验和解体检查验证了带电检测测试结论，说明阻性电流测试结合红外热成像能有效发现避雷器内部缺陷，最后为变电站避雷器带电检测工作提出了建议。
1、金属氧化物避雷器带电检测基本原理
此种避雷器的主要构成部分为氧化锌阀片，其中不存在任何间隙，有效克服传统避雷器中由于存在间隙而产生的放电时限以及其他诱发问题。由于氧化锌阀片属于氧化锌物质与其他微量金属烧结而成，在电压经过时几乎会全部都施加在晶界层当中，使避雷器中经过的电流变小。随着电压的不断提升，晶界层中的电阻由高变低，进而产生较大的通流量。在避雷器运行的过程中，受到交流电压的影响，经过的泄漏电流类型为2种，一种为阻性电流，另一种为容性电流。其中，前者只占较少的一部分，大约5%～20%，对避雷器进行带电检测的过程中，阻性电流量显著提升，φ（U与I之间的相位差）减小，有功功率提升，进而对避雷器内部器件老化、受潮等提供参考依据。在正常电压情况下，用I代表总泄漏电流，可以将其划分为阻性电流与电流2种，用IR代表阻性电流，用Ic代表容性电流，用U代表工作电压，各电流间的关系可表达为IR=I×cosφ，Ic=I×sinφ。从公式中能够看出，一旦避雷器发生劣化反映，则电阻与电容的数值将发生改变，进而导致参数Ic，IR与I等各项参数均发生不同程度的改变。在常用的检测仪器中，通常是取电压与电流的数值，以及经过傅里叶变换之后得出的全阻性电流、阻性电流基波值。
2、检测方法
通过总结分析利用红外热成像、阻性电流测试等带电检测技术发现避雷器的缺陷的典型案例，并通过停电试验的方式验证了测试结论，充分说明目前所应用的带电检测技术能够有效发现避雷器的内部缺陷。
2.1带电检测
当前对金属氧化物避雷器的带电检测手段主要是红外热成像与阻性电流测试。红外热成像检测技术具有不停电、不取样、不接触的特点，能够保证检测结果直观准确，且应用范围广。在运行过程中，当避雷器电阻片老化后会加剧发热，与在相同作业条件下的其他类型避雷器相比，金属氧化物避雷器的整体或局部温度偏高，温差不断加大，通过红外热成像检测技术能够准确发现这一缺陷。此外，阻性电流测试同样是一种有效检测避雷器缺陷的手段，当避雷器劣化或存在隐患时，Ix反应最为迅速，全电流Ix会随着避雷器的故障程度而逐渐增大。利用数字化测量与分析技术，并结合专业的检测仪器可以将阻性电流从Ix中精准地分离出来。当阻性电流数值持续增加时，应对其原因进行深入剖析并定期进行检测，当数值快速增加时，需要立即进行停电检查，避免发生意外。
2.2停电试验与解体
为确认金属氧化物避雷器的缺陷原因，因此需要按照相关规程对避雷器进行停电试验与解体检查。（1）停电试验。停电试验主要是检测避雷器漏电电流以及底座的绝缘电阻。《输变电设备状态检修试验规程》规定：金属氧化物避雷器U1mA的初值差应不超过±5%且不低于《交流无间隙金属氧化物避雷器》的规定值，0.75U1mA漏电电流初值差小于30%或小于50μA。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通过总结学者们的相关停电试验数据发现避雷器内部绝缘状况较差，阻性电流分量由于氧化锌电阻片的特性发生变化而增加，从而致使避雷器本体温度增加。（2）解体检查。对避雷器进行解体检查以进一步了解避雷器内部状况，并验证上述试验结果。采用金属铝板与防爆膜在避雷器的瓷瓶两端密封，填充干燥的氮气，下节避雷器铝质保护板边缘有明显锈蚀、防爆膜破裂、密封状况较差，芯体受潮严重。
2.3缺陷原因分析
带电检测结果表明避雷器内部存在严重受潮或老化缺陷，绝缘性能诊断测试避雷器绝缘电阻低于1MΩ，反映出避雷器绝缘性能基本丧失，内部存在贯穿性缺陷。经解体检查，发现避雷器空腔沿面、电阻片外表面、金属件、绝缘件外表面都有大量水分，解体情况与带电检测和诊断性试验表征现象完全吻合。1171线110千伏线路避雷器为2001年某厂产品，运行至今已接近12年，长期运行下顶端金属压板及螺丝锈蚀，紧固压力下降，导致密封不良，水分从顶端沿内壁进入空腔，在电场和自身重力的作用下形成由上至下的导电通道，避雷器整体绝缘电阻急剧下降，通道放电电流增大，促使避雷器全电流及阻性电流激增，阻性电流倍增导致阀片发热。因此，该组110千伏避雷器C相运行状态异常是由顶端密封不佳渗水受潮引起的。需注意的是，正常相避雷器金属压板虽未出现锈蚀，但部分螺丝和垫片有不同程度的锈蚀，如继续运行，也有可能发展为隐患，这点户外设备尤为突出，对此需要我们加强对运行年份长久的设备带电检测及日常维护工作。
3、提升避雷器带电检测效率的措施
避雷器的带电检测由于受到空间电磁干扰等因素的影响，很容易产生误判断问题，因此在实验中应对现场周围的干扰因素进行屏蔽，使避雷器的运行状态被真正的体现出来，进而提升带电检测效率，具体措施如下。
（1）避雷器由于受到雨、雪天气影响以及灰尘污染等，内外电的发布情况存在差异，进而导致阀片与瓷套之间产生电位差，进而产生径向放电问题。为了提升避雷器带电检测数据的准确性，可以将屏蔽环安装到避雷器底座磁裙中，避免受到表面泄漏影响。同时，尽量选择在晴朗的天气下进行实验，保障温度与湿度均处于正常状态。（2）带电检测过程中，首先对外观进行检查，主要检查底座是否存在开裂、脱落、屏蔽线松动、回路异常等问题，尽量采用二次电压方法，将角度校正应用其中，充分发挥在线监测系统的作用，及早排除故障问题，避免避雷器发生爆炸现象，并且为避雷器的运行情况提供可靠依据，防止对氧化锌避雷器产生误判断问题[4]。（3）对于同一个变电站来说，如若其中多相避雷器的运行方式一致，则无论哪一相数值高于正常值，则意味着这一项节发生故障，应对此加强重视。这时，可以利用红外测温仪等对温度与阻性电流进行测量，为实验结果的判断提供更多可靠的依据。（4）部分避雷器中设置了在线检测器，相关单位应对数据进行认真的记录，并且对几次数据进行对比分析，尤其是在故障状态下数据所产生的变化、受天气情况的影响等，为故障判断工作提供数据积累。（5）避雷器由于取消串联间隙，并且长时期受到电压、电流的流通影响，电流中的有功分量阀片热量增加，会导致伏安特性发生改变，长此以往，致使阀片发生老化，甚至当热量达到一定界定值时被击穿。避雷器内部受潮、绝缘性降低等均会导致工频电流提升，功耗增加，进而产生内部放电问题。
4、结束语
随着智能电网的不断发展，电力设备检测也向着在线监测的方面发展。对于金属氧化物避雷器来说，对其进行带电检测的过程中应与信息技术相结合，以现代化手段使避雷器中存在的缺陷被准确的反映出来，使其得到及时有效的监控与解决，进而促进我国电网的健康高效发展。
参考文献
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[2]谭湘海，向继勇，赵宪，等.一起110kV金属氧化物避雷器受潮缺陷的分析处理[J].电工技术，2018（2）：67-69.
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[4]赵宝瑞，蒋士朋，余杰，等.金属氧化物避雷器带电检测诊断研究分析[J].甘肃电力技术，2015（6）：22-24
论文作者:郭晓玲
论文发表刊物:《电力设备》2019年第4期
论文发表时间:2019/7/5
标签：避雷器论文; 电流论文; 氧化物论文; 金属论文; 缺陷论文; 电阻论文; 电压论文; 《电力设备》2019年第4期论文;