避雷器运行维护及缺陷分析

避雷器运行维护及缺陷分析

李宁

广东电网有限责任公司韶关供电局 广东省韶关市 512026

摘要:氧化锌避雷器是变电站内保护变压器、母线及线路的重要设备,具有非常好的非线性伏安特性。但是ZnO阀片将长期直接承受工频电压作用而产生劣化,引起避雷器伏安特性的变化和泄漏电流的增加。在多次释放雷电能量时会造成MOA劣化和老化,如果不及时处理会引起避雷器爆炸。本文介绍氧化锌避雷器在线监测技术的原理,通过该技术的应用实例,验证其能够及时发现氧化锌避雷器的缺陷,并提出该技术的推广应用的建议。

关键词:氧化锌避雷器;在线监测;阻性电流;ZnO阀片

1概述

避雷器对于维护供电系统的稳定和良好运行有着重要的作用。其作用在于抵抗冲击波和防止过电压对设备造成伤害。首先，在雷雨天气中，雷电会直接攻击到供电系统中的输电线路，在雷电的攻击下会产生冲击波，冲击波会随着输电线路进入到供电系统的其他设施部分，从而对变电站的设备造成影响。设备的损害有造成多个路线停电的可能，不仅造成了供电不足，还会用用电企业的经济效益造成严重影响。其次，过电压也是会影响变电站正常工作的一个危险因素。在安装避雷器后，可以有效减少雷电和过电压对供电系统造成的危害。当然，维护变电站内设施的稳定性和安全性不仅要考虑到自然因素对变电站的影响，同样考虑到其他在日常供电和工作人员作业的情况下对变电站设施造成的影响。本文通过研究某在线监测的情况下发现某变电站使用的避雷器存在问题，在停电实验中采取了解体检查及红外测温等检修方法对该避雷器进行了检查和分析，从而发现了避雷器的故障和缺陷。该分析过程对于实际了解并检修避雷器具有现实意义，希望能给同行借鉴。

2故障案例

某投入运营的变电站所使用的220kV复合型氧化锌避雷器的内部结构为：接线端子、硅橡胶伞群、绝缘筒、氧化锌阀片、接地端子和底座构成（具体结构可见图1）。其中绝缘构件主要为氧化锌阀片，其保护结构为环氧树脂，在经过硅胶填充后放入 绝缘筒内。该避雷器有两节。 运行过程中，避雷器在线监测设备告警，显示A相避雷器阻性电流越预警上限，运维人员通过红外测温发现该相避雷器下节中上部比上节发热约3℃，判断避雷器存在异常缺陷，申请停电进行了更换。

图1复合避雷器结构示意图

3故障情况说明

为了确认避雷器的发热问题是否因为存在缺陷而导致的，将出现问题的避雷器取下并更换了新的避雷器。检修人员将问题避雷器的两节按正常工作状态使用后，在实验室环境中进行了检测。施加70kV(运行中单节电压)的工频电压30min。利用红外测温设备对该避雷器测温，温度显示与运营状态时一致：温差约3℃。具体红外测温仪的测试效果如图2所示，经实验表明，确实存在电压导致的温度缺陷。

图2试验室红外测温图

4试验过程

在对该避雷器进行检测的过程中发现了避雷器的发热异常和阻性电流有着直接关系，用万用表监测中，发现阻性电流在持续增大，并数值异常。所以，综合以上原因，考虑到因为避雷器受潮导致的温度故障。在对避雷器进行诊断中，对避雷器进行直流参考电压及0.75倍下泄漏电流试验、阻性电流试验及工频参考电压试验，试验结果见表1。

表 1 完整避雷器试验数据

通过数据可知，该避雷器下节直流参考电压及0.75倍下泄漏电流均正常，工频电压下的阻性电流增大，工频参考电压减小，认为下节避雷器受潮部位不在阀片上，可能在绝缘筒或绝缘筒与芯组的界面中。为确认受潮部位，对下节避雷器进行解体验证，避雷器解体后内部结构图如图3所示，未发现有明显受潮迹象。

图3避雷器内部结构图

之后，在单独芯组和绝缘筒进行分别的直流参考电压与0.75倍泄漏电流、阻性电流试验及工频参考电压试验，与故障中的避雷器工作状态的数值进行比对，结果如下表2所示。

表 2 解体后单独芯组、含绝缘筒芯组与完整避雷器对比数据

根据解体后单独芯组与含绝缘筒芯组直流参考电压及工频参考电压的试验数据可知，解体后单独芯组的直流参考电压及泄漏电流、阻性电流试验及工频参考电压试验数据均优于整只避雷器试验数据，且与上节避雷器的数据接近。含绝缘筒芯组在直流参考电压下的泄漏电流达到13.4uA，阻性电流高于单独芯组，工频参考电压低于整只避雷器数据，通过比对可知：

单独芯组试验数据优于含绝缘筒芯组试验数据，判定为避雷器的绝缘筒存在异常受潮情况。

为进一步证实绝缘筒受潮问题，对所拆下的绝缘筒进行烘干处理，其烘干前后的试验数据详见表3。

表 3 绝缘筒烘干前后试验数据

从避雷器实验室中进行的各种实验和实验数据可知，在绝缘筒进行干燥处理后，同样的实验进行后，发现泄露电流相较之前测试的数据有减小的情况。在同工频试验电压的加载下，相较之前的实验数据参数均较干燥处理前均有改善，所以，基本可以确认避雷器发生故障的原因在于内部构件绝缘筒在正常工作中受潮导致的上下两节避雷器温度差异。同时也揭示，绝缘筒在局部或轻微受潮情况下，其泄漏电流在整只避雷器中反映不明显，红外测温异常情况下，其直流参考电压及泄漏电流仍可能合格的情况。

5结论

在对比干燥处理前后的避雷器的试验数值，从而发现因为绝缘筒受潮而导致的避雷器上下节发热温差约为3℃的情况。在避雷器从原位置拆除后，在后续的试验中发现，阻性电流试验确实是发现避雷器故障原因的有效方法。

在本次发现避雷器缺陷的过程中，红外测温技术和数据对比是发现缺陷故障的有效手段。另外，在实际的避雷器工作中，检修人员要注意对避雷器异常数据的检测。避免因为避雷器受潮而引发的故障。

参考文献

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