楊璐蕾

（國網(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）具有多種優(yōu)點，包括通流容量大、非線性良好等，因而在當前電力系統(tǒng)中，MOA是極為重要的一種電氣設備，通過利用MOA，能夠?qū)Σ僮鬟^電壓、雷電過電壓進行有效限制。不過在實際運行過程中，如果沒有密封好避雷器或者長時間處于電壓作用影響下，電阻片便極易出現(xiàn)受潮、劣化等現(xiàn)象，大大提高泄漏電流值，提高電阻片的溫度，嚴重時，甚至可能發(fā)生避雷器爆炸等嚴重事故。所以，整個電力系統(tǒng)能否安全運行，深受避雷器運行狀況的影響。

為及時監(jiān)控避雷器的運行狀況，在每年雷雨季節(jié)到來之前，變電站一定要詳細測試避雷器。避雷器測試方法包括：停電試驗：直流1mA下的電壓、0.75U1mA下的泄漏電流，絕緣電阻；帶電檢測：紅外檢測、紫外成像檢測、監(jiān)測器動作次數(shù)檢查、帶電檢測運行電壓下的阻性電流和全電流等，下面重點介紹金屬氧化物避雷器帶電檢測技術。

1 常用的一些MOA帶電檢測方法

1.1 MOA在線式帶電檢測法

漏電流指示型計數(shù)器是MOA在線式帶電檢測方法中的主要設備。其中，漏電流指示型計數(shù)器不但具有傳統(tǒng)避雷器計數(shù)器的計數(shù)功能，而且在長時間不間斷運行電壓環(huán)境下，漏電流指示型計數(shù)器還具有能夠?qū)OA的漏電流值進行長期指示的功能，在過電壓下，也能對避雷器的動作次數(shù)進行有效記錄。在對MOA的泄漏電流進行測量時，原則上講，由于避雷器的劣化程度只能夠由阻性電流產(chǎn)生的功耗反映出來，因此應對阻性電流的峰值進行測量。不過因為阻性電流測試回路是比較復雜的，如果采用一般監(jiān)測器，只能對MOA全電流的有效值進行測量。但是如果選用JSM－2型漏電流指示型計數(shù)器或者JSM－1型漏電流指示型計數(shù)器，不但能夠簡單測量出MOA全電流的有效值，而且能對避雷器的故障情況進行充分反映。因此直接測量阻性電流能反映金屬氧化物避雷器的健康狀況。為了準確測到避雷器運行工況下真實阻性電流需進行補償。補償?shù)脑砭褪浅槿∠到y(tǒng)電壓補償泄漏電流中的容性電流分量，以得到阻性電流分量。容性電流超前系統(tǒng)電壓90°，因此將系統(tǒng)電壓前移90°并反相將容性電流補償?shù)?。通過安裝在避雷器上的傳感器，可持續(xù)對避雷器的情況進行監(jiān)測，當檢測到接地回路中存在超過檢測閾值的電流時，傳感器將這些信息存儲于傳感器內(nèi)存中，比如時間、波性幅值范圍等，然后根據(jù)系統(tǒng)所需，可手動或自動地按時間設定值讀取這些波性參數(shù)和測量其泄漏電流。

1.2 MOA離線式帶電檢測法

當測試儀不是一直接入測量回路，僅在需要進行測量時才將其接入回路中時，宜選用離線式帶電檢測法。離線式帶電檢測法具有很多優(yōu)點，包括測量精度高、測試項目全面等。三次諧波法、補償法是經(jīng)常選用的測量方法。因受多方面的影響作用，如實際阻性電流值和各種避雷器三次諧波分量之間的不確定關系、系統(tǒng)三次諧波的影響作用等，大大降低三次諧波法的測量精度，目前人們越來越少使用三次諧波法。MOA離線式帶電檢測法也存在一些不足和缺陷，即在高于220kV系統(tǒng)中使用一些MOA離線式檢測儀時，因為三相避雷器之間會出現(xiàn)互相干擾問題，也就是說通過電壓互感器得到的參考電壓的相位和避雷器底部泄漏電流的相位二者發(fā)生位移現(xiàn)象，產(chǎn)生比較大的測量誤差，根據(jù)一般變電站中MOA的排列模式，A相MOA阻性電流的測量值過大，C相MOA阻性電流的測量值過小，如果過于嚴重時，極有可能無法測量電流值，因此只有選用移相器，同時利用示波器來對阻性電流的波形進行觀測，才能夠進行精準測量。

針對測量結果遭受三相避雷器之間相間干擾的影響問題，研制出了一些儀器設備。其基本原理為將MOA阻性電流非線性特性作為主要依據(jù)，以對補償電壓的相位進行明確，對補償度進行自動調(diào)整。因為屬于自動補償，在整個測試過程中，無需對參考電壓信號進行取用，因此三相避雷器之間相間干擾問題便能夠得到有效解決，同時在使用過程中，變得更為安全和方便。

1.3 紅外檢測技術

紅外熱像診斷技術是帶電檢測的有效手段之一，高效且不停電，測出表面各部分的溫度進行相間和同類設備的比較，有效發(fā)現(xiàn)避雷器不正常的溫度分布，檢測出缺陷部位。

2 案例分析

2.1 MOA帶電檢測發(fā)現(xiàn)的故障情況

某變電站在2006年11月正式投入運行110kV避雷器，產(chǎn)品型號是Y10W－100／126W。在2018年4月，檢測班在采取帶電檢測法來檢測該變電站時，發(fā)現(xiàn)本組110kV避雷器C相紅外圖譜出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，在MOA上部出現(xiàn)2處明顯發(fā)熱，同組中的A相紅外圖譜、B相紅外圖譜都是正常的。通過比較后，不難發(fā)現(xiàn)，C相避雷器上部出現(xiàn)異常高溫區(qū)域，和正常相相同部位比較，熱點最高溫度高出約10.7℃。因為避雷器是電壓致熱型設備，根據(jù) 《帶電設備紅外線診斷應用規(guī)范》，該缺陷屬于嚴重缺陷，必須立即采取退出運行或者消除缺陷對策。

表1 避需器紅外測溫數(shù)據(jù)的比較

為能夠?qū)相避雷器的設備狀態(tài)進行進一步明確，檢測人員詳細測量了該組110kV避雷器的阻性電流，具體測試數(shù)據(jù)結果如表2所示。在本組避雷器中，和A、B兩相避雷器的泄漏電流阻性電流峰值相比，C相數(shù)據(jù)約為其的20倍；和A、B兩相避雷器全電流相比，C相數(shù)據(jù)約為其的4倍，且A、B兩相數(shù)據(jù)之間的差別并不明顯；在交流泄漏全電流中，阻性電流比重高約90%，電流電壓相角降低至34.65，上述測試數(shù)據(jù)均不符合有關規(guī)范標準的規(guī)定。通過分析阻性電流、紅外熱成像測試數(shù)據(jù)后，不難發(fā)現(xiàn)，C相避雷器中的所有狀態(tài)量檢測結果均屬于嚴重缺陷，根據(jù) 《金屬氧化物避雷器狀態(tài)評價導則》，對C相避雷器進行評價，評價結果為設備狀態(tài)出現(xiàn)嚴重異?，F(xiàn)象，必須要立刻執(zhí)行退出運行措施，以對停電事故進行有效避免。

表2 避需器阻性電流測試數(shù)據(jù)的比較

2.2 診斷性試驗和解體檢查

2.2.1 診斷性試驗

根據(jù) 《輸變電設備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》（Q／GDW1168－2013），依法執(zhí)行停電試驗項目。其中，主要測試項目有75%直流1mA參考電壓下的泄漏電流、直流1mA下的參考電壓、絕緣電阻等。其中，停電試驗數(shù)據(jù)比較結果，如表3所示。通過對表3進行深入分析后，不難發(fā)現(xiàn)，和初值比較，A、B兩相數(shù)據(jù)尚未發(fā)生明顯差別。但是在測試C相避雷器時，無法測出75%直流1mA參考電壓下的泄漏電流、直流1mA下的參考電壓，且絕緣電阻僅為2450MΩ，試驗數(shù)據(jù)無法滿足規(guī)程要求。

表3 停電試驗數(shù)據(jù)的比較

2.2.2 解體檢查

根據(jù)上文所述內(nèi)容可知，C相避雷器內(nèi)部出現(xiàn)嚴重缺陷和不足。因此，接下來將對該避雷器進行了解體檢查，以對故障產(chǎn)生原因進行深入查清和了解。通過解題檢查后可知：

（1）防爆膜、金屬壓環(huán)、密封件、接線蓋板等，共同構成了C相避雷器的頂部。在將C相避雷器頂部的金屬蓋板打開后發(fā)現(xiàn)，頂部的固定螺絲和金屬壓板已出現(xiàn)極為嚴重的銹蝕現(xiàn)象，金屬件出現(xiàn)嚴重脫層剝落現(xiàn)象，如圖1所示。

圖1 C相避雷器的頂部銹蝕圖

（2）將C相避雷器的頂部隔膜鑿開以后，不難發(fā)現(xiàn)金屬件絕緣件外表面和空腔沿面出現(xiàn)凝結水珠，如圖2所示。

圖2 C相避雷器內(nèi)腔出現(xiàn)水珠

（3）將C相避雷器電阻片取出以后，便發(fā)現(xiàn)電阻片組外表面層出現(xiàn)顯著的水凝現(xiàn)象，一些金屬支架出現(xiàn)氧化、變質(zhì)現(xiàn)象。對整組電阻片進行檢查后，未發(fā)現(xiàn)存在重大變形、放電痕跡等現(xiàn)象，全部電阻片絕緣電阻均大于10000MΩ，閥片組表面出現(xiàn)受潮現(xiàn)象，閥片出現(xiàn)凝結水分現(xiàn)象。

2.3 MOA產(chǎn)生故障的原因

根據(jù)MOA帶電檢測結果，不難發(fā)現(xiàn)MOA內(nèi)部出現(xiàn)嚴重老化現(xiàn)象和受潮現(xiàn)象，通過進行絕緣性能診斷測試后發(fā)現(xiàn)，避雷器絕緣電阻不到1MΩ，充分表明避雷器不再具有絕緣性能，MOA內(nèi)部出現(xiàn)貫穿性缺陷。通過進行解體檢查后發(fā)現(xiàn)，MOA的電阻片外表面、絕緣件外表面、空腔沿面等均存在大量水分，因此帶電檢測結果、診斷性能試驗結果和解體檢驗結果是互相吻合的。

本文中的變電站中安裝的110kV避雷器是由2006年生產(chǎn)出來的，至今已運行長達約12年，在長時間運行下，C相避雷器頂部出現(xiàn)多種缺陷，大大降低MOA絕緣電阻，增大通道放電電流、阻性電流、全電流。所以，頂端密封不嚴、滲水受潮是導致該組110kV避雷器C相運行狀態(tài)出現(xiàn)異?，F(xiàn)象的主要原因。

3 結束語

本文以避雷器為例，通過進行帶電檢測、診斷性試驗和解體檢測后，發(fā)現(xiàn)C相避雷器存在缺陷。頂端密封不嚴、滲水受潮是導致該組110kV避雷器C相運行狀態(tài)出現(xiàn)異常現(xiàn)象的主要原因。綜上所述，在診斷避雷器故障問題時，帶電檢測是一種極為重要的檢查方法。