避雷器阻性电流在线监测装置在避雷器故障预警及分析方面的研究与应用

许东亚 唐邦义 王强 李泽锋

【摘  要】氧化锌避雷器是电网中不可或缺的过电压防护设备，其重点用来限制过电压，保证系统的正常稳定运行。尽管氧化锌避雷器的主要组成部件的制造水准持续得到精炼，但是基于长期承受工频电压、间歇性承受过电压以及内部受潮等不良因素，阀片的性能会逐渐劣化，泄漏电流不断增加，从而导致温度持续升高，最终造成电网事故。因此，研究可靠的对避雷器进行在线监测和故障预警的手段迫在眉睫。

【关键词】氧化锌避雷器;在线检测;故障预警

引言

目前国内外MOA在线监测的方法主要有：全泄漏电流监测法、三次谐波检测法、电容电流补偿监测法、基波阻性电流监测法和温度监测法。通过这些方法实现对MOA性能状态的监测。全泄漏电流法是早期MOA在线监测广泛使用的一种方法。

一、概况

1号主变压器三侧跳闸，现场检查1号主变压器750kV侧避雷器C相压力释放通道口处喷开。

二、1号主变压器750kV侧避雷器在线数据分析

1）1号主变压器750kV侧避雷器A相和B相的全电流和阻性电流数据曲线无明显突变增长趋势，故障后数据降为0;1号主变压器750kV侧避雷器C相全电流数据在故障时刻瞬间增至5.85mA，全电流数据曲线突增，故障后数据降至0。通过在线数据曲线分析，C相避雷器内部出现故障，导致全电流突增;A、B相全电流趋势平稳无异常。

2）1号主变压器750kV侧避雷器B相近一个月全电流数据显示：全电流、阻性电流数据变化趋势平稳，无异常增加及突变，设备故障停电后数据为0，判断该相设备无异常。

3）1号主变压器750kV侧避雷器C相近一个月全电流数据显示：10月2日17时之前全电流、阻性电流数据变化趋势平稳，无异常增加及突变;17时之后全电流数据发生明显增长，17时39分数据突变;阻性电流为负值此原因由于装置采集全电流与基准电压角度偏差引起，由于装置原理结构原因所取参考电压有两部分组成，分别为站用电220伏市电和电压互感器二次计量电压组成，由于220伏电压时有出现波动会对避雷器所采集的基准电压造成角度偏差。

4）经过分析1号主变压器750kV侧避雷器各阶段阻性电流数据表，可将1号主变压器750kV侧避雷器C相缺陷发展分为4个阶段进行分析。

2.1 正常阶段：设备投运至2019年10月2日，该阶段设备运行正常，虽在运行过程中避雷器全电流波出现波动，但无较大增长，未达到初值差要求，波形无畸变，且数据平稳，数据基本于3.3～3.7区间内波动。

2.2 突变阶段：2019年10月2日13时--2019年10月2日17时07分，該阶段避雷器已明显劣化，全电流开始急速增加，波形进一步畸变，电流出现持续增大情况，于2日17时39达到4.158mA，17时之后实际电流应该还在明显增加。

2.3 击穿后：2日18时11分-2日20时52分，此时该间隔实际已停电，造成该阶段在设备停电时，后台数据上传为0。

纵向分析：比较1号主变压器750kV侧避雷器C相投运以来全电流数据，10月2日之前数据波动在3.3至3.7之间，由于24小时时间段环境温度影响，温度高时全电流大，温度低时全电流小，整体数据分析发现全电流数据随温度平稳波动，无数据突增及突变现象，在线监测数据正常，设备无异常;该相数据在2019年10月2日17时出现突增，pms系统在线监测全电流4.158mA（后台监测机为5.85mA），较投运时的3.425mA增加了21.4%（全电流超过20%偏差要求），直至17时39分全电流才首次达到4mA，历史运行最高值，随后17时47分设备发生故障，由于在线监测装置采集周期为30分钟，17时47分该时间点在线监测装置未到采集上传时间设定值，故装置未采集到故障增长趋势，设备就已发生突发性事故。

横向分析：刚投运时，该间隔三相数据大致相同，随着时间推移C相数据也未发生明显增加，正常相A、B相数据未见明显变化，到2019年10月2日C相数据发生突增现象，导致相间互差已超过37.5%（满足偏差70%要求），10月2日之前在线数据均横向比对误差满足规定要求值。

综合分析：综合横向、纵向比对发现该设备投运至故障发生前各项指标均在合格范围内，无异常监测数据告警，设备故障属于突发性故障。

三、避雷器交接试验及带电运行后检测数据分析

1、查阅该避雷器交接试验数据及投运后带电检测数据，均满足设备运行条件，无异常。

2、带电检测数据与在线数据分析

因该组避雷器为新投设备，本次测试数据为第一次测试，无法比较阻性电流初值差;将带电检测数据与在线数据进行比对，满足比对标准。

四、原因分析及结论

主要有四点;

（1）避雷器内部部分阀芯受潮，因受潮阀芯数量较少，未对交接试验数据及设备初期带电检测数据产生影响;但随着设备运行时间过长，导致缺陷慢慢扩大，最终致使避雷器击穿。

（2）避雷器制造工艺不良，避雷器密封不良。查阅历史天气，9月16日莎车站下过雨，空气湿度增大，泄漏电流增大，特别是当避雷器密封不良时，避雷器阀芯受潮，避雷器泄漏电流会明显增大。

（3）温度的大小是影响避雷器泄漏电流大小的重要因素，温度升高，避雷器散热能力下降，电阻片温度随之上升，阻性电流及全电流增大。

（4）避雷器阀芯在带电情况下会慢慢的自然老化。

综上所述，造成该相避雷器击穿的原因可能只要是设备出厂本身就存在密封不良、阀芯受潮等缺陷，设备带电运行后加之经过雨水冲洗，阀芯受潮劣化，致使内部电阻片、绝缘杆等受潮，各方面因素叠加最后导致避雷器击穿。

五、处理措施及建议

1、加强金属氧化物避雷器巡视及例行试验工作，加强对避雷器在线数据监测工作，并积累在线监测、带电检测数据，对其发展趋势进行分析判断。

2、加强基建工程避雷器现场验收工作。此外交接试验需避雷器厂方提供压力检测专用工装（压力表头及附件），逐台检测避雷器压力并做好相关记录。

参考文献：

[1]王丽平.氧化锌避雷器泄漏电流在线监测装置的研究.2015

[2]陈继龙.氧化锌避雷器阻性电流测试仪的研制及其应用【J】，中国电力.2000

（作者单位：国网新疆检修公司）