基于不同检测手段避雷器缺陷的电气特征

舟山供电公司的研究人员张雄清、林毅等，在2018年第5期《电气技术》杂志上撰文指出，在电力系统中，避雷器与电气设备并联接线，是一种过电压保护设备，对设备安全运行起到至关重要的作用。

本文介绍了避雷器带电检测和停电试验原理及数据分析方法，并结合实际案例进行说明。实践证明，红外测温和运行中持续电流（阻性电流）检测都能在不停电情况下有效发现避雷器内部缺陷，是停电例行试验的有效补充。

在电力系统中，避雷器与电气设备并联接线，是一种过电压保护设备。由于雷电引起的雷电过电压或开关操作引起的操作过电压时，避雷器立即动作并放电，限制被保护设备上的过电压幅值，使电气设备的绝缘免受损伤或击穿[1]。

ZnO避雷器因其性能良好，已广泛应用于电力系统中。由于避雷器长期在高电压及户外的环境中运行，避雷器的性能会随着运行年限增加而下降。避雷器阀片老化、内部绝缘部分受损、密封不良导致内部受潮或者表面严重污秽，都会造成避雷器绝缘性能下降，甚至损坏[2-11]。

利用红外热像检测和运行中持续电流（阻性电流）检测手段能在带电情况下判断避雷器性能优劣，而停电例行试验可以确诊故障性质。通过避雷器带电检测和周期的停电例行试验可以有效防止避雷器故障发生。

1  红外热像检测

避雷器在正常运行状态下，泄漏电流都很小，其热像图谱特征为整体轻微发热，较热点一般在靠近上部且不均匀，多节组合从上到下各节温度递减。若发现避雷器整体发热或局部发热为异常，可能是内部阀片受潮或老化引起。

由于避雷器的发热不明显，一般采取横向比较法进行判断，当发现与相邻相有0.5K到1K温差时，可判断避雷器存在异常。避雷器的发热属于电压致热，该类型缺陷一般定为严重及以上缺陷，须尽快处理。

2  运行中持续电流（阻性电流）检测原理及判据

ZnO避雷器在系统电压作用下，总的泄漏电流由阀片泄漏电流和表面泄漏电流两个部分组成，阀片泄漏电流占主要成分，因此认为通过阀片的电流就是避雷器的总泄漏电流。ZnO避雷器的阀片相当于一个非线性电阻和电容组成的并联电路，在正常持续运行电压下，避雷器的全电流（持续电流）由容性电流和阻性电流两部分共同组成，其中容性电流占全电流的大部分，阻性电流只占全电流的一小部分，约为10%～20%左右。

检测仪输入PT二次电压作为参考信号，同时输入避雷器的泄漏电流信号，经过傅里叶变换可以得到电压基波U1、全电流Ix、阻性电流峰值Irp，阻性电流基波峰值Ir1p和电流电压角的关系。

正常情况下，通过与历史数据及同组相间测量结果相比较，试验数据彼此应无显著差异。当出现明显差异时，可通过以下几个方法进行判断：1）阻性电流基波成分增长较大，谐波的含量增长不明显时，一般表现为污秽严重和受潮。2）阻性电流谐波含量增长较大，基波成分增长不明显时，一般表现为老化。3）避雷器性能也可以从电流电压角来判断，该方法比较直接有效。

3  直流参考电压（U1mA）及在0.75U1mA泄漏电流检测

在停电的情况下，给避雷器两端施加直流高压，测得1mA下的直流高压（U1mA）和0.75U1mA下得泄漏电流值。通过历史数据纵向比较和规程规定值要求，来诊断避雷器是否存在缺陷。规程规定，U1mA初值差不超过±5%且不能小于名牌规定值，0.75U1mA泄漏电流初值差不大于30%或不大于50A。

避雷器例行试验应进行应项目试验，如有下列情况也应进行该试验：1）红外热像检测时，温度同比异常。2）运行电压下持续电流偏大。3）有阀片老化或者内部受潮的家族缺陷。

4  案例分析

2017年5月10日，现场环境温度为19℃，湿度60%，电气试验班在对某110kV变电站开展运行中持续电流（阻性电流）检测时，发现惠白1912线线路避雷器阻性电流基波分量和数据异常。该避雷器2009年4月生产，型号为YH10ZW-100/260W。

4.1  运行中持续电流（阻性电流）检测数据及分析

惠白1912线线路避雷器阻性电流带电检测电压采样采用有线方式，在有干扰模式下测试，检测数据见表1，历史数据见表2，避雷器阻性电流测试仪判据见表3。根据表3可以得出惠白1912线线路避雷器A、C两相性能为中，B相为差。

比较表1和表2检测结果，惠白1912线线路避雷器BC两相全电流变小，而避雷器阻性电流基波成分增长较大，谐波含量基本为0，避雷器有明显劣化明显，可能是由于内部受潮或表面污秽严重导致。惠白1912线线路避雷器A相减小，阻性电流占比增加，避雷器性能有劣化趋势。

表1  惠白1912线线路避雷器阻性电流带电检测

表2  2016年惠白1912线线路避雷器阻性电流

表3  避雷器阻性电流测试仪判据

4.2  避雷器红外检测图谱及分析

2017年5月25日，电气试验班对惠白1912线线路避雷器进行红外精确测温，现场环境温度为20℃，湿度55%。惠白1920线线路避雷器三相红外图谱如图１所示，惠白1920线线路避雷器B相红外图谱如图2所示。

由图1可知惠白1912线线路避雷器B相温度较A相高1K，B相避雷器局部有明显发热，C相避雷器局部有轻微发热现象，根据DL/T 664—2008带电设备红外诊断应用规范，判断为惠白1912线线路避雷器B相存在受潮或老化。

4.3  停电例行试验数据及分析

2017年6月6日，对惠白1912线线路避雷器进行停电试验，试验时在避雷器表面加屏蔽，排除表面泄漏电流干扰，试验数据见表4，历史数据见表5。避雷器厂家要求U1mA≥145kV，惠白1912线线路避雷器BC两相U1mA都达不到厂家要求，试验数据不合格，且B相避雷器内部加压过程有放电声音，与历史数据比较U1mA下降多，惠白1912线线路避雷器BC两相可能内部受潮或老化。

惠白1912线线路避雷器A相U1mA符合要求，但75% U1mA泄漏电流大于50A标准，试验数据不合格，是历史数据的2.5倍，增加明显，因此，避雷器内部可能有轻微受潮或老化。

图1  惠白1920线线路避雷器三相红外图谱

图2  惠白1920线线路避雷器B相红外图谱

表4  惠白1912线线路避雷器停电数据

表5  惠白1912线线路避雷器历史停电数据

4.4  解体检查

6月12日，专业人员对惠白1912线线路避雷器B相进行解体检查，发现导电元件表面严重氧化，ZnO元件的热缩套外壳有明显水痕和放电痕迹，如图3所示。

图3  惠白1912线B相线路避雷器氧化锌元件

由此可知，惠白1912线线路避雷器B相因密封不良导致受潮。惠白1912线线路避雷器三相属于同一个厂家，同一批次厂品，带电检测数据都表现为性能劣化，停电试验数据均不合格。因此惠白1912线线路避雷器该批次厂品存在密封不良家族性缺陷的可能性比较大。

5  结论

实践证明，红外测温和运行中持续电流（阻性电流）检测都能在不停电情况下有效发现避雷器内部缺陷，是停电例行试验的有效补充。当一种带电检测手段发现问题后，可以用另一种检测手段进行印证，采取联合检测的方式，最终确定故障性和部位。

通过带电检测可以发现运行设备潜伏性缺陷或隐患，提高检修针对性和工作效率，减少维护工作量、停电时间和维修成本，延长试验周期，确保供电可靠性，切实保障电力设备安全运行。

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