一起带电测试发现的避雷器劣化案例浅析*

陈美荣，曹力力，郭 政，杜 赟

（国网浙江省电力公司湖州供电公司，浙江 湖州 313000）

金属氧化锌避雷器是电力系统的重要设备，能释放雷电和电力系统内部过电压的能量，保护电力设备免受大气过电压和操作过电压的危害，是影响电力系统绝缘水平的重要元件.金属氧化锌避雷器的关键元件是金属氧化锌阀片，其具有非线性极高的理想伏安特性，使避雷器具有无间隙、残压低等优点.

为了适应当前经济发展和提高供电可靠性，变电设备的停电试验周期大大延长，带电测试的重要性迅速提升.金属氧化锌避雷器带电测试是典型的收到良好效果的新兴带电测试项目，以1年为周期进行，通过普测积累了大量的原始数据.根据数据判断设备是否异常，还需要从实际案例中积累经验和证据.

1 故障的发现和确认

2013年5月15日某110kV变电所进行例行金属氧化锌避雷器带电测试工作，测试前试验人员发现某线路避雷器C相在线监测仪所显示的运行中全电流有效值明显偏大，随后进行带电测试，发现C相数据异常，见表1.

表1 2013年避雷器带电检测数据

表2 2012年避雷器普测数据

对以上数据进行分析：

（1）本次带电测试中C相全电流值较其他相和去年数据（见表2）均明显偏高，初步推断C相避雷器可能存在缺陷.避雷器带电测试中的全电流是流过金属氧化锌阀片的电流矢量和，由阻性电流和容性电流构成，容性电流只决定金属氧化锌阀片上的电压分布，而绝对值较小的阻性电流决定了运行电压下金属氧化锌阀片的发热情况.全电流数值的显著升高通常是由于金属氧化锌阀片的内部受潮造成的.

（2）C相阻性电流峰值较其他相和去年数据也明显偏高，已超过全电流峰值的1／2；电压电流角较其他相和去年数据均明显偏低，由此可判断为金属氧化锌阀片发生了严重劣化.避雷器带电测试时用电压电流角从全电流中分解出阻性电流，当金属氧化锌阀片发生劣化时电压电流角减小、阻性电流上升，此时金属氧化锌阀片在运行电压下的发热量明显增大，当发热量积聚破坏避雷器的热稳定时最终可能导致避雷器爆炸.

测试值的异常均表明该避雷器金属氧化锌阀片可能发生了严重的老化和劣化，应立即将该避雷器停运并做进一步的检查，否则将危及电网的安全运行.

随后立即将疑似故障避雷器停运，并对其进行诊断性试验.一次绝缘电阻C相为5 MΩ，其余2相均为5 000 MΩ；C相直流泄漏试验中电压升至20 k V时直流发生器便由于过电流保护跳闸（2006年预试时参考电压为151.1 k V）.由此可确认该避雷器已严重劣化，不可继续运行，必须进行更换.

2 解体研究

图1 底部外观图

图2 底部图

为了进一步探讨本案例中金属氧化锌避雷器劣化的原因和具体细节，2013年5月21日对拆回的故障避雷器进行了解体试验.

通过整体外观检查发现该避雷器的底板已严重锈蚀脱落，从底部将避雷器拆开，发现底部密封圈已劣化、失去密封作用，金属密封部件已严重锈蚀（见图1）.

拆解过程中发现避雷器内部严重受潮、内部硅胶已完全变色、金属氧化锌阀片潮湿并存在严重积露、上部绝缘筒放电痕迹明显（见图2）.

进一步观察发现很多氧化锌阀片表面严重氧化锈蚀，于是对氧化锌阀片进行绝缘电阻测试.见图3、表3.

表3 氧化锌阀片各段绝缘电阻值

由表3发现，1～4段氧化锌阀片的绝缘电阻值明显偏低，对这4段进一步进行拆解检查.

图3 氧化锌阀片分段检查图

由表4～表7中数据说明避雷器中上部氧化锌阀片已经由于受潮、氧化而严重劣化，使氧化锌阀片绝缘电阻值显著下降，其中很多阀片绝缘已跌零.

表4 段1各阀片绝缘电阻值

表5 段2各阀片绝缘电阻值

表6 段3各阀片绝缘电阻值

表7 段4各阀片绝缘电阻值

通过对该避雷器的解体试验，可以找出故障发生的原因.由于底板锈蚀和密封圈劣化，潮气慢慢渗透进入避雷器内部，造成避雷器内部锈蚀、积露，特别是中上部潮气聚集，最终造成金属氧化锌阀片大面积劣化、老化，使流过避雷器的全电流和阻性电流急剧上升，如未及时发现可能造成严重事故.

3 结论

本次缺陷处理为当前状态检修环境下较典型的发现缺陷、排除故障案例.从例行性试验中发现，到诊断性试验确认故障并对其进行更换，最后对该避雷器解体，各种状态检修的手段在各个阶段起到了应有的作用.特别是最后的解体过程，为今后金属氧化锌避雷器带电测试数据的分析提供了可靠依据，有效提升了带电检测技术水平，对完善整个状态检修体系有着重大意义，同时也得出了预防和发现类似缺陷的措施：

（1）定期对运行中金属氧化锌避雷器进行外观巡查和红外测温，加强监视在线监测数据，发现问题时必须高度重视，立即处理；

（2）对运行中避雷器进行带电测试必须认真分析现场数据，对比历年记录，当数据有突变时应结合其他带电测试和停电检查的手段查明原因，不可麻痹大意.

近几年我国电力工业飞速发展，有限的检修维护人员与庞大的输变电设备数量形成了突出的矛盾.为了节约人力物力，提高工作效率，实施状态检修技术已是一种趋势.加强现场巡查，完善在线监测系统，带电检测项目的综合运用是防止发生设备故障的有效措施.

［1］Q／GDW 168－2008，输变电设备状态检修试验规程［S］.

［2］李建明.高压电气设备试验方法［M］.北京：中国电力出版社，2001.