避雷器作為電力系統重要一次設備，承擔著保護系統輸變電設備絕緣作用，使其免于遭受過電壓的危險，其運行故障將對整個電網造成巨大影響。金屬氧化物避雷器因具有響應速度快、伏安特性平滑、通流量大、壽命長、殘壓低、結構簡單等特點，因此在電力系統中得到了廣泛的應用。但是近些年，運行中的金屬氧化物避雷器隨著運行年限增加、內部和外部環境等的變化，導致其出現缺陷故障、甚至爆炸事故時有發生，給電力系統造成了很大經濟損失和影響。針對以上問題，國內外也研發應用了各類避雷器在線監測裝置并取得了較好的應用效果，但受制于電源技術、通信技術和傳感器，避雷器在線監測裝置的運行穩定性急需提高，電源技術更是影響運行穩定性的關鍵技術。而避雷器的紅外測溫、阻性電流的帶電測試是檢驗其缺陷的有效手段之一，因此，本文采用一種紅外測溫、阻性電流和全電流測試二者相結合方案，著重對金屬氧化物避雷器進行了帶電檢測異常處理和診斷分析，此外，還將這種帶電檢測方法的推廣應用到變電站避雷器日常例巡檢測與試驗中，為避雷器狀態檢修提供參考。
1.1重復雷擊導致電阻片劣化
電阻片的劣化直接反映在直流試驗的泄漏電流增加，也反映在交流阻性電流分量增大，三次諧波分量的增大也能間接地反映避雷器電阻片的劣化趨勢。相比而言，直流泄漏電流反映電阻片劣化最為直接和靈敏，被作為避雷器狀態的最終狀態量，國家標準有明確的限值。隨著近年來廣東地區雷電活動增強，在多重雷擊或者多次回擊等嚴酷工況下，避雷器電阻片的累積能量吸收可能超出其通流容量，或者給正常電阻片帶來不可逆的劣化累積效應，尤其對于運行年限較長的避雷器，這是一個值得關注的新課題。
1.2避雷器外套污穢引起的電阻片劣化
2018年9月15日，某220kV變電站2號主變壓器中壓側C相避雷器發生故障，故障時變電站及線路沒有落雷。故障避雷器為Y10W1－108/268W型瓷外套避雷器，于2003年9月投運，運行年限為15A。故障前的歷年帶電測試和運維紅外檢測均無異常。對同批產品的非故障相B相避雷器(以下簡稱“2號避雷器”)進行試驗，發現U1mA為137kV，低于標準要求值(157kV)12.7%，I0.75達到100μA，超過標準(50μA)達100%，說明避雷器伏安特性曲線已明顯下降，電阻片已嚴重劣化。解體發現:密封情況良好，排除受潮可能;內部絕緣桿已變為棕黃色，芯體上部甚至附著油狀物，芯體絕緣出現明顯老化電阻片側面絕緣釉也呈磨砂狀，失去光澤。由以上情況判斷其長期運行在比正常運行溫度稍高的溫度。
1.3瓷外套避雷器密封失效
瓷外套避雷器的密封一般采用金屬蓋板通過螺栓壓緊密封膠圈的方式，但在環境條件惡劣的場合，這種密封工藝的可靠性是難以保證的。2018年4月6日，某220kV變電站1號主變壓器高壓側A相避雷器(以下簡稱“3號避雷器”)發生故障，下節頂部和上節頂部的壓力釋放閥均動作，避雷器頂蓋整個被沖開，雷電定位系統顯示附近沒有落雷。故障避雷器型號為Y10W1－200/496W，1995年8月投運，已運行23A。運行后每年的避雷器帶電測試結果正常，最近一次紅外測溫在事發1個月前完成，檢測未發現異常。
2.1加強電纜運行維護
（1）按照DL/T596-2005《電力設備預防性試驗規程》和GB50150-2016《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》要求，加強電纜的耐壓試驗。按照規范要求對電纜進行20~300Hz交流耐壓試驗，試驗電壓為2U0，時間為60min。因為交流耐壓試驗值低于直流耐壓試驗值，且輸出正弦電壓波形接近設備運行情況，所以可改善絕緣介質中的放電情況，保證電纜正常使用壽命。而直流耐壓試驗電壓較高、試驗時間長，不能模擬電纜運行工況，直流電場促使絕緣介質發生“電樹枝”現象，直流殘余電荷的記憶效應會使直流偏壓疊加在運行電纜工頻電壓峰值上，使得運行電纜電壓遠超過額定電壓，加速電纜絕緣老化，縮短電纜使用壽命。（2）根據電磁感應原理可知，電纜頭在運行過程中會消耗電能而產生熱量，加之通風措施不夠，達不到理想狀態的散熱條件，造成電纜頭溫度過高，絕緣降低后被擊穿。使用紅外測溫儀定期測量電纜頭的溫度并做記錄，加強對溫度較高電纜的監視。
2.2使用材質好的電纜
提高電纜生產工藝，采用先進的生產工藝和檢測設備，避免出現絕緣偏心、絕緣屏蔽厚度不均勻現象；減少和控制制造過程中產生的雜質等可引發“樹枝”現象的因素。加強電纜質量檢測力度，電纜檢測項目主要包括結構尺寸檢查、絕緣熱延伸試驗、導體直流電阻檢測。對于檢測不合格電纜，堅決不能用于現場施工。
2.3復合外套材料性能下降問題
運行年久的避雷器的復合外套材料出現硬化、脆化，甚至開裂時，不僅對避雷器的沿面的絕緣性能有嚴重影響，而且外套龜裂仍將導致潮氣進入，對本體密封性能產生較大的影響。由于運行人員巡視位置與避雷器本體較遠，避雷器高度較高，靠目測較難發現復合外套的輕微的橫向或軸向裂紋。為了能夠盡早發現該類缺陷，運行人員需加強對避雷器復合外套的關注，必要時借助望遠鏡等輔助裝備進行細節檢查。此類缺陷的前期特征是復合外套硬度提高，建議必要時，在停電預試中增加材料硬度測試的內容，如使用邵氏硬度計進行材料硬度測試。目前在避雷器采購技術條件書中，只對復合外套的外觀及電絕緣性能提出了要求。建議在避雷器采購技術條件書中增加對硅橡膠復合材料主組分(PDMS、Al(OH)3和SiO2)含量的合理范圍設定，對硬度、扯斷伸長率、老化性能等方面提出要求，確保避雷器產品復合外套性能滿足長期穩定運行要求。同時，建議在復合外套避雷器驗收或到貨抽檢試驗項目中增加復合外套材料檢測項目，包括硅橡膠復合材料主組分含量分析、紅外光譜分析測試項目。
避雷器采取紅外精確測溫、全電流和阻性電流測試能有效發現運行中避雷器的潛在缺陷，兩者相結合，互相驗證，能夠為避雷器狀態檢修提供一定參考。當避雷器閥片受潮不嚴重時，與歷史數據相比，表現為全電流變化不大但阻性電流增加明顯，因此應重視避雷器阻性分量的變化，對異常數據采取縱向及橫向進行對比分析。
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內容來源：《中國電業》2020年04期。信息為網絡轉載，版權歸原作者所有，如涉及作品版權問題，請與我們聯系，我們將在第一時間進行處理！以上轉載內容僅供參考，請讀者理解！
