摘要：避雷器线监测技术在电网中应用的非常普遍和广泛，避雷器在运行中主要通过监测电流值的变化来判断避雷器存在的缺陷和问题，由于避雷器在带电测试时易受各种外界因素的影响，因此在运行中存在的问题也比较多。准确分析避雷器的运行状态对于确定设备的健康状态，明确设备的故障类型和产生原因有非常重要的意义，通过对在运行中在线监测中遇到问题进行分析和判断，达到准确分析避雷器运行状态的目的。基于此，本文就针对避雷器缺陷中在线监测技术的应用进行了论述。
关键词：避雷器；在线监测技术；实践运用
随着状态检修技术的不断深入，设备检修周期逐步拉长。在线监测技术作为不停电条件下设备运行状态的有效监视手段，以其连续、实时、便捷的特点，越来越受到设备运维和管理单位的重视，在设备故障提前预警中发挥着重要作用。在线监测技术已发展了数十年，理论上已逐渐趋于成熟和完善，国家和电力行业也相继研究、制订了一系列设计、测试、校验标准和管理规范，以统一产品标准规约，促进在线监测技术的推广应用。
1避雷器在线监测意义
若避雷器未完全击穿，避雷器泄漏电流增大，会造成线损增加，不利于电网的经济运行；若避雷器被击穿，造成一点接地故障，由于避雷器故障是隐性故障，需要消耗大量人力物力寻找故障点；若出现两个避雷器不同相接地故障，会造成开关保护动作而停电，影响用户的生产和生活；避雷器爆炸会波及周围其他设备，导致事故扩大。因此，在把好产品质量关和现场安装关后，如何按照周期和标准对氧化锌避雷器进行符合规定的试验，了解避雷器的运行状况，及时发现并更换缺陷避雷器，防止缺陷扩大化，是配电网运行维护的一项重要工作。
2避雷器带电检测发现的问题
某水电厂运维人员在对某 220kV 变电站进行巡视时，发现 220kV 正母、副母、1号主变压器和 2 号主变压器的 220kV避雷器三相本体泄漏电流自 8 月以来均比正常时增加了 1.4 倍，达到了 0.7-1.2mA。该批次避雷器型号为 Y10W-200/520W，均由同一生产厂家生产，生产日期为 2007 年 3 月，并于 2007 年 6月投入运行。针对巡视中发现的问题，技术人员于 2013 年 8 月7 日对这几组避雷器进行了运行状态下的全电流及阻性电流检测，其中副母避雷器的检测数据以及历史数据如表 1 所示，其余间隔数据与此间隔类似。
从表 1 数据可以看出，避雷器的全电流较上次的检测值均有明显增加，阻性电流占全电流的比例也大大增加，损耗值更是增加了近 5 倍。因此，从此次检测数据以及数据的变化趋势来看，该批次避雷器存在缺陷的可能性较大。为了对避雷器状态做进一步判断，检修人员于 8 月 7 日夜间对相关避雷器进行了红外热成像测试，其中一相避雷器的红外热成像图谱如图 2所示。
避雷器上节下部有几圈发热带，最高温度达 39.7℃，而不发热的避雷器的温度仅为 31℃，温升为 8.7℃。该批次其余几只避雷器也有类似的局部发热现象。若据此判断，则该批避雷器内部存在绝缘缺陷的可能性很大，需要停电进行处理。
3在线监测数据分析
从 220kV 副母避雷器泄漏电流的在线监测历史数据中可以发现，泄漏全电流及阻性电流变化呈规律性分布，每天 8：00-17：00 期间的数据均为正常，17：00-7：00 数据均偏大，并呈周期性变化。其余避雷器情况与 220kV 副母避雷器类似。分析认为：若避雷器内部有绝缘故障，则在运行电压下的泄漏电流应该一直保持为较大的数值，而不会呈现周期性变化。因此，结合在线监测数据的变化，初步判断本次避雷器泄漏电流异常可能是由避雷器表面秽污所致。因为环境湿度随着时间的变化近似呈周期性变化，夜间湿度较大，白天湿度较小，当避雷器表面脏污时，其泄漏电流将随湿度变化出现白天数据趋向正常，而夜间数据趋向于异常的现象。
4监控后台
监控系统软件采用客户机 - 服务器架构。运行在监控服务器上的 labview 服务器程序是系统的核心部分。在每一个轮询周期到来时，监控服务器发出广播唤醒消息，唤醒所有睡眠的无线节点，同时广播采样同步消息启动无线节点采集数据样本，在收集齐所有节点的电压和电流样本数据后，广播睡眠同步消息要求所有节点进入睡眠低功耗模式，从而有效保证采样数据的同步性。
监控软件对样本数据进行 DFT 处理得出电流与电压之间的相位差，全电流的幅值以及有效值，容性以及阻性分量，并根据系统设定的报警阀值来决定是否触发报警装置。显示为某变电站塘树 5860 线 A 相避雷器后台实时监控的泄漏电流值读数曲线图和其阻性电流和容性电流的比值图，通过其描绘出避雷器泄漏电流值的实时运行曲线，由于阻性电流一般不能超过容性泄漏电流的 25%（即阻性电流与泄漏全电流夹角不低于 75°），避雷器泄漏电流值的变化和优劣情况一目了然。
当现场避雷器的泄漏电流超标时，后台监控界面就会出现声光报警，提醒运行人员注意。运行人员可以随时随地查看避雷器的状态，包含每相漏电流实时的矢量图以及相位角值，通过历史记录查看以及分析模块，可以查看任一时间段的数据资料。
5避雷器停电检查过程
为了进一步确认避雷器的状态，在不影响供电的情况下，对副母Ⅰ段避雷器停电进行了直流1mA下参考电压U1mA及0.75倍U1mA下泄漏电流I0.75U1mA测试，A相的测试数据可知，B，C两相与A相类似。
直流1mA下参考电压U1mA处于正常范围（U1mA的初值差要求不超过±5%[8]），而0.75倍U1mA下泄漏电流I0.75U1mA超出了初值十余倍，且远大于规程要求的50μA[8]，确实存在泄漏电流严重超标的问题，证实前期带电检测及在线监测数据是准确的。为了排除表面泄漏电流的影响，用无水酒精对A相外表面进行了处理，同时对流经外表面的泄漏电流进行了屏蔽，并再次对U1mA及I0.75U1mA进行测试，测试结果见表1。说明I0.75U1mA已恢复正常，证实泄漏电流异常确实是由表面污秽所引起。
对于避雷器红外热成像测试时部分瓷裙发热的现象，初步分析认为，由于避雷器发热部位污秽较为严重，使得表面电阻大大减小，而避雷器上的电压是按照电容分布的，因此会在局部污秽较严重的地方产生较大的有功损耗，从而导致局部发热。
结语
避雷器在线监测已逐步广泛应用，虽然技术已逐年成熟，但仍存在部分在线监测数据受到相关干扰因素影响无法真实反应数据的情况，因此在对避雷器在线监测数据监控分析时，尤其出现明显变化趋势及告警信息时应综合分析可能的干扰因素，排除干扰，同时可结合红外测温、高频局放等其他带电检测手段综合分析判断避雷器设备状态，对干扰及时排除，对缺陷及时消除，确保电网设备安全稳定运行。
参考文献：
[1]潘翔.金属氧化物避雷器在线监测系统的研究[D].安徽：合肥工业大学控制理论与控制工程，2013.
[2]孙志勇，冯建辉.氧化锌避雷器带电测试干扰浅析[J].云南电力技术 2014（4）：42-44.
论文作者:张利雄
论文发表刊物:《电力设备》2018年第5期
论文发表时间:2018/6/21
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