一起金属氧化物避雷器故障分析及应注意问题

摘要：通过一起220 kV 复合绝缘金属氧化物避雷器进水受潮故障分析，比较了不同检测方法在发现和认定金属氧化物避雷器内部进水受潮和底绝缘劣化两种缺陷同时存在情况下的有效性，及电气量检测金属氧化物避雷器应注意的问题，论述了不同检测技术相互配合的必要性。检测金属氧化物避雷器运行中的泄漏电流以及使用专用仪器检测其全电流、阻性电流等电气量，是发现其内部进水受潮、阀片老化等缺陷的主要方法，但这些电气量检测避雷器的底座绝缘必须良好，不同原因导致的避雷器底座绝缘受潮劣化将影响避雷器运行中电气量检测的有效性和故障判断的准确性。红外检测是运行电气设备的非电气量检测，可区分设备内部自身发热和外部因素影响发热，在判断设备内部电压致热缺陷上起到重要作用。TD变电站220 kV避雷器红外检测判定进水受潮后，分析比较了电气检测数据，找出了避雷器运行中电气量检测的规律性变化。

1 红外热成像图及带电检测数据分析

2009年5月4日，试验人员例行红外检测时发现TD变220 kV I母线U 相HYWZ一200/520型金属氧化物避雷器本体温度异常。该避雷器为1998年产品，复合绝缘外套，短时间运行后退出备用，2006年再次投入系统运行。

避雷器各部温度见表1，其中tumax、tvmax、tWmax为分析区域最高温度，Tm.x为相间同位置最大：温差。避雷器带电全电流、阻性电流检测数据见表2。

U 相避雷器上节均匀发热，最热点于避雷器的中上部，同位置最大相间温差6.8 K;中下部集中发热，同位置最大相间温差6.4 K;下节上下部温度在26.6～26.8℃ ，与下节发热点温差4.5～4.7 K;V相、W 相避雷器上下节温场分布均匀;避雷器计数器运行泄漏电流V相、W相相同，U 相比其他相小33.3% ;带电全电流、阻性电流检测证实，计数器泄漏电流指示正确，U 相阻性电流(峰值)比V相大13%，比W 相大19%;由于U相避雷器下节大部分避雷器金属阀片劣化失掉功能，下节分配电压减小，上节超压运行导致过热。结论为U 相避雷器下节避雷器电阻阀片受潮劣化，判定为危急缺陷，建议立即更换。

2 故障处理及停电试验数据

TD变220 kV I母U 相避雷器被判定存在危急缺陷后第3天停电更换，停电试验数据见表3。

停电试验数据显示，U 相避雷器下节绝缘电阻下降至124 M欧姆，不到无故障避雷器的1%，直流U1ma试验电压下降至39.7 kV，为交接试验值的26.5%，对应直流75% 己， 的泄漏电流远超出仪器2 000 μ A测量范围，已无法测量。

3 实验室试验及解体检查

3.1 避雷器实验室模拟运行交流电压试验

在实验室对故障避雷器于127.3 kV试验电压下，进行整体泄漏电流、阻性电流测量，分压比测量，上节分压102 kV，下节分压25.3 kV，测得全电流1.147 mA，阻性电流(峰值)1.48 mA。

3.2 避雷器发热检测

连续加压22 min获取的热像图及分析与现场拍摄的热像图基本相同，底座绝缘处有一比避雷器下节低温区高0.3 K的发热区域，呈低阻状态。

3.3 解体检查

a.U相避雷器下节上部金属件与柱体结合部复合绝缘外套开裂，外部雨水从此处渗入避雷器。

b.U相避雷器下节上部金属件锈蚀，积有大面积绿色锈迹，各阀片均有水渍，阀片绝缘漆膜过热变色，阀片内孔表面有大量盐类生成。

c.避雷器阀片与绝缘管问无绝缘胶充填。

4 经验与借鉴

a.避雷器进水受潮并且底座绝缘受潮劣化，造成避雷器运行中泄漏电流被分流，掩盖了避雷器进水受潮现象，运行人员不容易发现避雷器进水受潮故障。标准只规定避雷器运行泄漏电流增大时，停电进行特性试验，而对泄漏电流减小情况没有规定。

b.避雷器底座受潮绝缘劣化，底座阻性电流分流较多。本案避雷器底座分流了全电流的70.18% ，而阻性电流则分流了87.34 %。

c.密封工艺不良是造成此次避雷器故障的直接原因。温度变化时，由于金属、绝缘管、硅橡胶的膨胀系数不同，极易发生裂纹破坏密封。

d.避雷器内部没有充胶处理是本次故障扩大的间接原因。水渗入后，水份沿串插固定阀片的绝缘棒流到下部，不仅避雷器各阀片受潮劣化，也破坏了避雷器的底座绝缘。

e.避雷器运行中的泄漏电流减小不能单纯认定为避雷器计数器引线接触不良，应进行红外检测分析排除，必要时应安排停电试验。

f.根据阀片锈蚀程度分析，应为上年秋季进水。经验证明，避雷器夏、秋季进水受潮的概率远大于春季，建议增加红外检测频次，合理安排检测时间。

g.避雷器进水受潮或阀片老化的初期，运行泄漏电流、带电检测数据变化缓慢，一但出现避雷器底座绝缘劣化或击穿，会掩盖避雷器进水受潮或阀片老化缺陷，红外检测可以针对避雷器本体内阀片运行状况进行有效检测，在检测、判定避雷器各阶段内部故障上将起到重要作用。

5 结束语

避雷器进水受潮、阀片劣化是电力设备常见的设备故障，不同阶段有不同的发热表现，最后以热崩溃的形式发展成事故。但是避雷器本体进水受潮并且底座同时绝缘受潮劣化，在避雷器故障中比较特殊。做好避雷器的红外检测分析工作可以发现避雷器内部存在故障，防止避雷器事故。

参考文献：[1] DI /T 664—2008，带电设备红外诊断技术应用导则[S].

[2] Q/GDW/Z一23一。01～2O1O，带电电力设备红外检测诊断规程[S].

[3] DL/T 393—2O1O，输变电设备状态检修试验规程[S].

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