一起金属氧化物避雷器异常状态诊断与分析

孙林涛，艾云飞，张翾喆，吴承福，李文燕

（国网浙江省电力有限公司检修分公司，杭州 311232）

0 引言

MOA（金属氧化物避雷器）因具备良好的非线性伏安特性和通流能力而广泛应用于电力系统中，MOA 在长期运行过程中可能会出现绝缘劣化和老化现象，因此对MOA 运行状态进行有效监测与分析是保证其安全稳定运行的必要条件。

本文综合运用阻性电流检测、HFCT（高频电流互感器）局部放电检测、红外精确测温等带电检测技术对某220 kV MOA 进行诊断与分析，并结合停电试验和解体检查验证了带电检测结论。

1 异常情况简介

2019 年1 月8 日，某500 kV 变电站日常巡视过程中，发现220 kV 4326 线B 相避雷器泄漏电流值为1.05 mA，是巡视记录初值0.7 mA 的1.5倍（变电站运维管理规定，避雷器泄漏电流记录值大于巡视初值1.4 倍即定性为严重缺陷）；A，C 两相泄漏电流值与巡视初值相比未见异常变化。该避雷器型号为Y10W5-204/532W，采用瓷质外套结构，出厂日期为2008 年11 月，投运日期为2010 年4 月。该避雷器最近于2016 年9 月进行过停电例行试验，相关试验数据未见异常。

2 带电检测

为查明4326 线B 相避雷器异常原因，开展了运行电压下氧化锌避雷器阻性电流带电检测、HFCT 局部放电检测和红外精确测温。

2.1 泄漏电流监测数据分析

表1 给出了B 相避雷器泄漏电流值近年巡视记录和带电检测获取的避雷器泄漏全电流值，可以看出，2019 年该相避雷器泄漏电流增大趋势明显。现场采用带电更换方式，将A 相完好避雷器泄漏电流表更换至B 相，更换后B 相避雷器泄漏电流值无明显变化，仍为1.05 mA。因此，可排除避雷器泄漏电流表异常，初步判断B 相避雷器本体存在异常。

2.2 阻性电流带电检测

现场在运行电压下采用带电检测仪对4326线避雷器进行带电检测，检测数据如表2 所示。

表2 避雷器阻性电流带电检测数据

可以看出：2016—2018 年B 相避雷器全电流和阻性电流未见明显异常变化趋势；2019 年B 相避雷器全电流和阻性电流均明显偏大，怀疑B 相避雷器因电阻片受潮造成全电流及阻性电流偏大。

2.3 HFCT 局部放电检测

在运行电压下，从4326 线B 相避雷器接地端引下线处获取HFCT 信号进行高频局部放电检测，得到高频检测图谱如图1 所示。从图中可以发现高频局部放电图谱特征符合典型内部沿面放电特征，初步判断避雷器内部阀片沿面存在缺陷异常。

图1 B 相避雷器下节高频检测图谱

2.4 红外精确测温

采用红外测温仪对4326 线B 相避雷器下节进行精确测温，得到其红外图谱特征如图2 所示。从图中可以看出：4326 线B 相下节避雷器发热区域位于避雷器中部（从上至下第9 片绝缘子与第15 片绝缘子之间）；最高温度区域在第12片绝缘子附近，最高温度为17.4 ℃；正常区域温度为5.6 ℃，温差为11.8 ℃。依据DL/T 664—2016《带电设备红外诊断应用规范》中对电压致热型设备缺陷等级的划分，判断其属于危急缺陷。

图2 B 相避雷器下节红外图谱

3 解体检查与相关试验

为确认该避雷器的缺陷原因，于2019 年1月14 日对该避雷器进行解体检查和相关试验。

3.1 解体前绝缘电阻及直流泄漏电流试验

对B 相避雷器上、下节及C 相避雷器下节开展绝缘电阻、直流1 mA 下参考电压U1mA及0.75U1mA下泄漏电流测试，试验数据如表3 所示。B 相避雷器下节的U1mA远低于标准要求的148 kV，0.75U1mA下泄漏电流超出规程要求的50 μA，整体绝缘电阻值低于合格标准，三项测试数据均严重超标。

表3 B 相、C 相避雷器试验数据

3.2 解体检查

为进一步检查避雷器内部情况，验证试验结果，对避雷器进行解体检查。

打开B 相避雷器下节顶部引弧板，用手可轻松向内按压防爆板，C 相避雷器同部位则无法向内按压，说明B 相避雷器下节内部微正压状态已被破坏。打开B 相避雷器下节底部引弧板，发现防爆板破裂，其外表面及其固定法兰严重锈蚀，法兰密封圈未见明显老化、破损，如图3 所示。

图3 B 相避雷器下节底部检查

取出防爆板进行检查，发现防爆板存在对称性向内开裂，并有多处明显磨损痕迹及非贯穿性表面裂纹，如图4 所示。

图4 防爆板向内破裂

吊出B 相避雷器下节瓷套，对阀片芯组进行检查，发现氧化锌阀片及金属铝片表面明显受潮，阀片表面存在爬电痕迹，如图5 所示。

图5 阀片芯组检查情况

3.3 阀片试验

避雷器下节阀片芯组共34 片阀片，将阀片由上至下从1 至34 依次编号，采用2 500 V 电压测试阀片绝缘电阻，发现第1-15 片阀片绝缘电阻小于1 MΩ，其他阀片绝缘电阻也远低于正常值，阀片绝缘电阻分布特征与红外图谱特征存在对应关系。对第1—3 片阀片烘干处理15 min，其绝缘电阻较烘干前有明显上升，判断整组阀片均已严重受潮。绝缘电阻测试数据如表4 所示。

表4 B 相下节避雷器阀片单片绝缘电阻试验数据MΩ

4 结论和建议

通过对4326 线B 相避雷器下节进行解体检查，发现其底部防爆板向内破裂，防爆板表面存在多处磨损痕迹，并存在未贯穿的表面裂纹，分析判断异常原因为避雷器内部未充N2或充N2不足造成内部构成负压，下端防爆装置承受向内应力，长期运行后防爆装置向内破裂，环境中的潮气大量进入避雷器内部，阀片严重受潮、绝缘性能下降，最终导致避雷器在运行电压下泄漏电流明显增大并出现异常发热。

利用氧化锌避雷器阻性电流测试、HFCT 局部放电检测、红外热成像等带电检测技术能有效发现避雷器内部缺陷，综合运用多种检测技术加以分析诊断可提高设备缺陷定性的准确性。