王 瑞

（國(guó)網(wǎng)寧夏電力有限公司檢修公司）

0 引言

金屬氧化物避雷器 （MOA），是一種新型避雷器。在MOA中，只有壓敏電阻片，沒有火花間隙，目前我國(guó)電力系統(tǒng)對(duì)其的運(yùn)用是非常廣泛的。其中，壓敏電阻片是由氧化秘或者氧化鋅等金屬氧化物通過燒結(jié)后形成的，是一種多晶半導(dǎo)體陶瓷元件，具有較好的閥特性。在過電壓環(huán)境下，壓敏電阻片的電阻會(huì)迅速降低，能夠?qū)⒗纂娏鬟M(jìn)行有效泄放。在工頻電壓環(huán)境下，壓敏電阻片的電阻是非常高的，能夠?qū)ゎl續(xù)流產(chǎn)生顯著的抑制作用，所以不需要選用火花間隙，便能夠?qū)⒁蚬ゎl續(xù)流所引起的電弧進(jìn)行有效熄滅。

1 MOA停電試驗(yàn)和帶電檢測(cè)的概述

1.1 停電試驗(yàn)

（1）對(duì)絕緣電阻進(jìn)行測(cè)量。主要測(cè)量?jī)?nèi)容為對(duì)MOA是否進(jìn)水受潮進(jìn)行檢查，對(duì)MOA內(nèi)部熔絲的完好性進(jìn)行檢查。根據(jù)電力預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定，針對(duì)不到35kV的MOA，使用2500V絕緣電阻表來進(jìn)行測(cè)量時(shí)，絕緣電阻應(yīng)高于1000MΩ；針對(duì)高于35kV的MOA，使用2500V絕緣電阻表來進(jìn)行測(cè)量時(shí)，絕緣電阻應(yīng)高于250MΩ。

（2）對(duì)75%U1mA直流下的泄漏電流、直流1mA時(shí)的臨界動(dòng)作電壓U1mA進(jìn)行測(cè)量。對(duì)于MOA的U1mA，主要測(cè)量?jī)?nèi)容為對(duì)閥片是否受潮進(jìn)行檢查，對(duì)MOA的動(dòng)作性能是否滿足要求進(jìn)行確定，常常選用單相半波整流電路來對(duì)接線進(jìn)行測(cè)量。和U1mA的出廠值或者初始值比較，U1mA實(shí)測(cè)值的變化不得高于5%。如果U1mA偏低，則在不同故障和操作的瞬態(tài)過電壓下，MOA極易受損，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)爆炸現(xiàn)象；如果U1mA偏高，則會(huì)大大降低被保護(hù)電氣設(shè)備的絕緣裕度。對(duì)于75%U1mA下的直流泄漏電流，主要測(cè)量?jī)?nèi)容為對(duì)長(zhǎng)期允許工作電流的變化情況進(jìn)行檢查。根據(jù)有關(guān)規(guī)程規(guī)定，75%U1mA下的泄漏電流應(yīng)小于50μA。

1.2 帶電檢測(cè)

（1）針對(duì)阻性電流，通過選用帶電檢測(cè)方法，能夠?qū)OA的劣化情況進(jìn)行更好的監(jiān)視。大量實(shí)踐證明，MOA密封破壞的一大重要原因，就是冬季的低溫和夏季的高溫，當(dāng)然MOA在雷雨季節(jié)出現(xiàn)較多的過電壓作用下，其劣化速度也會(huì)不斷加快。所以，必須要在春季和秋季這兩個(gè)季節(jié)分別進(jìn)行一次帶電檢測(cè)。在進(jìn)行帶電檢測(cè)時(shí)，宜選擇在空氣濕度、溫度比較接近、干燥晴朗的天氣下進(jìn)行，以確保數(shù)據(jù)的可比性。

（2）對(duì)在線監(jiān)測(cè)儀進(jìn)行裝設(shè)。MOA在線帶電監(jiān)測(cè)的常用方法為選用漏電流指示型計(jì)數(shù)器。其中，漏電流指示型計(jì)數(shù)器不但具有原避雷器計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)功能，還具有避雷器漏電流指示功能。在長(zhǎng)時(shí)間不間斷續(xù)運(yùn)行電壓下，能夠?qū)OA的漏電流值進(jìn)行長(zhǎng)期指示，而在過電壓下，還能夠?qū)Ρ芾灼鞯膭?dòng)作次數(shù)進(jìn)行記錄。

（3）選用紅外線熱成像技術(shù)進(jìn)行測(cè)試。通過運(yùn)用紅外線熱成像技術(shù)對(duì)MOA進(jìn)行監(jiān)測(cè)，能夠獲取比較好的效果，能夠?qū)Ω鞣N干擾影響進(jìn)行有效避免。大量實(shí)踐證明，MOA熱像在正常狀態(tài)下，呈整體溫度分布均勻、輕度發(fā)熱，中上部溫度稍微高一些。如果MOA受潮，則在受潮初期階段，MOA熱像會(huì)表現(xiàn)為增加受潮元件的發(fā)熱；在受潮嚴(yán)重時(shí)，MOA熱像會(huì)表現(xiàn)為增加受潮元件的自身發(fā)熱，同時(shí)因?yàn)榇蟛糠址枪收显惺苓\(yùn)行電壓，非故障元件發(fā)熱超過故障元件。當(dāng)多個(gè)元件、多相溫度發(fā)幅度上升時(shí)，表明MOA閥片出現(xiàn)老化現(xiàn)象。在外界光源照射影響下，極易出現(xiàn)測(cè)量誤差現(xiàn)象，所以宜在晚上進(jìn)行紅外線測(cè)試，同時(shí)為避免遭受光源中紅外線的干擾影響和因白天光照射所造成局部溫度大幅度上升的影響，應(yīng)將設(shè)備區(qū)的照明全部關(guān)閉。

2 避雷器帶電檢測(cè)與停電試驗(yàn)的聯(lián)合診斷應(yīng)用

2.1 案例分析

在2017年3月10日，針對(duì)某330kV變電站，檢測(cè)人員對(duì)其進(jìn)行專業(yè)化巡檢時(shí)，發(fā)現(xiàn)35kV1＃電容器A相避雷器的泄漏電流數(shù)值過大，出現(xiàn)異常，同時(shí)避雷器在線監(jiān)測(cè)儀顯示值和鉗形電流表測(cè)試值是相同的，由此判定在線檢測(cè)儀并未發(fā)生故障，運(yùn)維工作人員之后對(duì)該組避雷器進(jìn)行了帶電檢測(cè)，以對(duì)MOA的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確掌握。

2.2 紅外熱像的檢測(cè)

避雷器在線診斷的一種重要方法，就是紅外熱成像技術(shù)。紅外熱成像技術(shù)具有多種優(yōu)點(diǎn)，包括靈敏度高、準(zhǔn)確直觀、不停電等，能夠?qū)⒈芾灼鞯娜毕莺凸收显诙虝r(shí)間內(nèi)檢測(cè)出來。本文主要使用FlukeTi40／45FT型紅外測(cè)溫儀，分別對(duì)35kV1號(hào)—4號(hào)電容器MOA進(jìn)行紅外測(cè)溫，其中，測(cè)量出來的溫度值，如表1所示。

通過對(duì)表1進(jìn)行深入分析后發(fā)現(xiàn)，除了3號(hào)電容器A相避雷器下金屬法蘭的溫度和本體溫度之間不存在溫差以外，其他相均存在溫差，同時(shí)和環(huán)境溫度之間的相差并不大，由此證明A相避雷器下金屬法蘭出現(xiàn)明顯發(fā)熱現(xiàn)象，溫度出現(xiàn)發(fā)幅度上升現(xiàn)象，必須要進(jìn)行停電試驗(yàn)，采用有效的檢修對(duì)策。

表1 紅外熱像檢測(cè)數(shù)據(jù)

2.3 紫外成像檢測(cè)

本文主要選用TD80型紫外成像儀，分別對(duì)35kV 1號(hào)—4號(hào)電容器避雷器進(jìn)行紫外成像測(cè)量，其中測(cè)得的數(shù)據(jù)如表2所示。通過對(duì)表2進(jìn)行分析后，發(fā)現(xiàn)全部MOA的紫外光子數(shù)均在同一個(gè)范圍中進(jìn)行波動(dòng)，不存在規(guī)律性，所以紫外光子數(shù)檢測(cè)不存在異?，F(xiàn)象。

表2 紫外成像檢測(cè)

（續(xù)）

2.4 自動(dòng)邊補(bǔ)方式下阻性電流的異常檢測(cè)

（1）自動(dòng)邊補(bǔ)方式下阻性電流異常檢測(cè)的判定原理為：

1）A、C相避雷器數(shù)據(jù)異常的判斷原理

當(dāng)避雷器中A相、C相避雷器其中之一出現(xiàn)異常現(xiàn)象時(shí)，lC超前IA的角度φCA便會(huì)出現(xiàn)變化，同時(shí)A相補(bǔ)償角度也會(huì)隨之發(fā)生變化。

2）B相避雷器數(shù)據(jù)異常的判斷原理

針對(duì)A、C相，自動(dòng)邊補(bǔ)技術(shù)只對(duì)其進(jìn)行角度的適當(dāng)補(bǔ)償，不會(huì)補(bǔ)償B相，因此，禁用補(bǔ)償方式下的B相試驗(yàn)數(shù)據(jù)和選用自動(dòng)邊補(bǔ)技術(shù)下的B相數(shù)據(jù)差不多是一樣的。所以，在B相避雷器出現(xiàn)異?，F(xiàn)象時(shí)，宜選用縱橫分析法，互相比較分析歷年檢測(cè)的阻性電流角度、全電流、峰值等，以對(duì)B相避雷器的狀態(tài)變化情況進(jìn)行判斷。

（2）自動(dòng)邊補(bǔ)方式下阻性電流的異常檢測(cè)分析

在對(duì)該變電站35kV1號(hào)電容器避雷器進(jìn)行阻性電流帶電檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)，歷次檢測(cè)值和試驗(yàn)數(shù)據(jù)之間出現(xiàn)比較明顯的不同，A相全電流出現(xiàn)變大現(xiàn)象、阻性電流變大、檢測(cè)電流超前、電壓角度變小，而B相、C相全電流幾乎未發(fā)生變化。其中，歷次阻性電流帶電檢測(cè)數(shù)據(jù)，如表3所示。

表3 歷次阻性電流帶電檢測(cè)數(shù)據(jù)

通過對(duì)上表數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析后，不難判定出A相MOA的阻性電流帶電檢測(cè)數(shù)據(jù)存在異常現(xiàn)象，而C相阻性電流增大，主要是由自動(dòng)邊補(bǔ)檢測(cè)方式下A相發(fā)生異常導(dǎo)致；同時(shí)B、C相是正常的。

2.5 MOA的停電檢測(cè)

2.5.1 直流泄漏電流與絕緣電阻試驗(yàn)

在MOA停電更換以后，測(cè)量I0.75U和U1mA，同時(shí)測(cè)量MOA本體絕緣電阻R1、下法蘭底座處絕緣電阻R2，其中測(cè)量數(shù)據(jù)如表3所示。

通過對(duì)表1進(jìn)行分析后不難發(fā)現(xiàn)，和B、C相比較，A相MOA避雷器的I0.75U值要大很多，A相MOA避雷器的R2要小很多，同時(shí)和交接試驗(yàn)比較，其數(shù)值顯著下降，這表明A相MOA避雷器出現(xiàn)非常嚴(yán)重的絕緣缺陷，必須要對(duì)其進(jìn)行更換處理。

表4 耐壓試驗(yàn)和直流泄漏電流

2.6 MOA的解體檢測(cè)

為能夠?qū)相故障原因進(jìn)行深入分析，本文對(duì)A相避雷器進(jìn)行解體檢查。在進(jìn)行解體之前，發(fā)現(xiàn)MOA內(nèi)部出現(xiàn)極為嚴(yán)重的受潮現(xiàn)象，存在大量積水。將A相上蓋板打開后，不難發(fā)現(xiàn)，存在大面積的黑褐色銹蝕，同時(shí)在瓷套內(nèi)壁出現(xiàn)水珠，如圖3所示。

圖1 避雷器本體出現(xiàn)大量積水現(xiàn)象

取出電阻片以后，便會(huì)發(fā)現(xiàn)下部電阻片出現(xiàn)灼燒發(fā)黑、放電現(xiàn)象，由此判定A相發(fā)生故障的主要原因就是MOA內(nèi)部進(jìn)水受潮，電阻片出現(xiàn)嚴(yán)重受潮現(xiàn)象，大大增大泄漏電流，導(dǎo)致下部金屬法蘭、下部電阻片出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象。

2.7 防水密封膠的檢查

通過和B相 MOA、C相MOA比較后，不難發(fā)現(xiàn)，A相下法蘭膠裝部位和瓷瓶的防水密封膠出現(xiàn)開裂、起皮現(xiàn)象。通過現(xiàn)場(chǎng)檢查和分析研究后可知，A相下法蘭膠裝部位和瓷瓶的防水密封膠出現(xiàn)開裂、起皮現(xiàn)象，大大降低防水密封膠的密封防水效果，進(jìn)而在法蘭和瓷瓶交接處位置會(huì)滲入堆積大量水分。在多種因素影響作用下，瓷瓶在水的作用下會(huì)發(fā)生膨脹收縮現(xiàn)象，出現(xiàn)不均勻應(yīng)力，對(duì)瓷瓶薄弱位置進(jìn)行擠壓時(shí)會(huì)出現(xiàn)裂紋現(xiàn)象。隨著運(yùn)行時(shí)間的不斷增長(zhǎng)，通過瓷瓶處的裂紋，外界水分會(huì)進(jìn)到MOA本體中，導(dǎo)致MOA出現(xiàn)極為嚴(yán)重的受潮現(xiàn)象，繼而MOA會(huì)發(fā)生多種嚴(yán)重故障問題。

3 避雷器出現(xiàn)故障的原因

第一，在運(yùn)行過程中，該組避雷器中的瓷瓶和下金屬法蘭兩者之間的防水密封膠因劣化，發(fā)生起皮、開裂現(xiàn)象，導(dǎo)致在瓷瓶與法蘭交接處堆積滲入大量水分，大大降低防水密封膠的性能。第二，因受多種因素的影響，如溫度因素等，在不均勻應(yīng)力作用下，瓷瓶出現(xiàn)裂紋現(xiàn)象。隨著MOA的不斷持續(xù)運(yùn)行，出現(xiàn)越來越多的裂紋，導(dǎo)致MOA內(nèi)部不斷進(jìn)入水分，水汽在受熱上浮以后，蓋板上產(chǎn)生黑褐色銹蝕，同時(shí)在內(nèi)壁出現(xiàn)大量水珠。第三，因MOA中進(jìn)入大量水分，造成MOA的閥體出現(xiàn)受潮劣化現(xiàn)象，大大增大泄漏電流，進(jìn)而下部金屬法蘭和下部閥片出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象。電阻片的絕緣性能在熱作用下，其劣化變得越來越嚴(yán)重，大大增大泄漏電流，如此不斷惡性循環(huán)，造成電阻片放電，最終避雷器出現(xiàn)多種故障問題。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文以某變電站為例，檢測(cè)人員聯(lián)合使用帶電檢測(cè)和停電試驗(yàn)方法，對(duì)避雷器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行了解，及時(shí)發(fā)現(xiàn)了避雷器出現(xiàn)的故障問題，并采取了相應(yīng)的解決對(duì)策，進(jìn)而確保了電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。因此通過聯(lián)合使用帶電檢測(cè)法和停電試驗(yàn)法，能夠深入分析出避雷器產(chǎn)生的故障及其原因，獲取更好的檢測(cè)效果，具有更高的實(shí)用價(jià)值。