氧化锌避雷器交流泄漏电流超标的分析与处理

武鲁晓，徐东生，杜安东，秦 松，吴小川

（国网泰安供电公司，山东 泰安 271000）

0 引言

氧化锌避雷器在限制电网设备过电压、确保电网安全运行方面起着重要的作用，是电力系统中不可缺少的重要组成部分［1－2］。随着设备的长期运行，氧化锌避雷器电阻片长期承受工频电压的作用，其内部的电阻片特性和绝缘状况逐渐发生变化，出现受潮或老化现象，导致运行泄漏电流超标，严重影响电网设备安全稳定运行。结合现场实际案例，针对氧化锌避雷器运行泄漏电流超标问题，从电阻片老化和内部受潮两方面进行分析和探讨，同时结合红外检测数据和设备解体进一步找出故障的原因。

1 试验情况

2015年04月25日，变电运维人员在进行范镇站设备巡视时，发现35 kV I母线W相避雷器泄漏电流指示达到0.7 mA，U、V两相均为0.25 mA，根据《输变电设备状态检修试验规程》规定，当阻性电流增加0.5倍时应缩短试验周期并加强监测，增加1倍时应停电检查。电气试验班人员于26日对35 kV I母线避雷器三相进行了泄漏电流带电测试，结果如表1所示。

表1 Ⅰ母线避雷器带电测试数据表

其中，Ixp是全电流峰值，Ir1p是阻性基波电流峰值，Ic1p是容性基波电流峰值。

由表1中可以看出，U、V相套管数据均正常，W相阻性电流基波峰值达566 μA，是其他两相的25.7倍；容性电流峰值达689 μA，高出其他两相一倍以上；总电流峰值达869 μA，是其他两相的2.6倍，判定W相避雷器存在严重的缺陷。

2 氧化锌避雷器泄漏电流超标原因分析

2.1 避雷器电阻片老化和内部受潮

在正常运行情况下，通过避雷器的电流主要是容性电流，阻性电流很小。但当避雷器内部绝缘状况不良以及电阻片特性发生变化时，泄漏电流中的阻性分量就会增大很多，而容性电流变化不大。

由于氧化锌避雷器电阻片长期承受工频电压的影响，在运行一段时间之后，出现部分阀片劣化现象，使避雷器参考电压降低［3］，阻性电流随之增大，造成功率损耗增加，电阻片运行温度随之增加，从而加速电阻片的老化。电阻片老化的恶性循环最终造成氧化锌避雷器的彻底损坏。表2是35kV I母线避雷器近几年带电测试的试验数据。

表2 近几年避雷器带电测试数据

由表2中可以看出，U、V相套管数据均正常，W相阻性电流值在2013年开始有所变化，而在2015年数值达566 μA，是上一年数值的12.9倍，是其他两相的25.7倍；总电流达631 μA，是上一年数值的2倍，是其他两相的2.6倍。按照山东电力集团公司《输变电设备状态检修试验规程》［4］规定，阻性电流初值差≤50%，且全电流≤20%。当阻性电流增加0.5倍时应缩短试验周期并加强监测［5］，增加1倍时应停电检查。试验人员首先排除试验接线错误、试验引线接触不好等外界因素，经过进一步分析、判断，确定是避雷器受潮和电阻片老化造成数据异常的。该避雷器内部电阻片特性和绝缘状况在长期运行过程中逐渐劣变，造成泄漏电流中的阻性分量增大，电阻片的功率损耗随之增大，运行温度升高，从而加速电阻片的老化；而避雷器内部受潮、阀片严重老化导致泄漏全电流的增加。对该避雷器进行解体后发现，该相避雷器密封材料老化，使潮气、水分进入，导致内部绝缘受损，从而加速电阻片老化。

2.2 红外成像检测数据分析

在对35 kVⅠ母线W相避雷器进行红外成像检测时，发现W相避雷器中部明显发热，达30.5℃，高出正常部位10℃。文献［6］中规定，10～60 kV避雷器设备相间温差为0.5～1℃时，出现局部发热为异常，故障特征为阀片受潮或老化，由此进一步判定该避雷器内部存在受潮和老化缺陷，图1、2为避雷器W相套管发热处的红外图像和可见光图像。

图1 35 kVⅠ母线W相避雷器热像图

图2 35 kVⅠ母线W相避雷器可见光图

3 隐患处理情况

工作人员对35 kVⅠ母线W相避雷器进行拆解检查，打开顶部端盖，取出弹簧和引流电极，可明显发现弹簧已经受潮锈蚀，见图3。由此可基本判断该避雷器是由于顶部端盖密封不严导致进水使避雷器受潮老化。

继续解体，取出橡胶套所包裹的氧化锌阀片，可明显发现橡胶套表面存在烧蚀痕迹，见图4，其位置对应红外图谱中发热处。同时在避雷器外瓷套内壁同样位置可见烧蚀痕迹，见图5。

图3 35 kVⅠ母线W相避雷器弹簧锈蚀

图4 35 kVⅠ母线W相避雷器橡胶套表面锈蚀

图5 35 kVⅠ母线W相避雷器外瓷套内壁锈蚀

打开橡胶套，可见串联的氧化锌阀片，烧蚀位置处的氧化锌阀片存在明显的受潮痕迹，可以看到明显的水渍和锈蚀现象，该位置处于串联氧化锌阀片最底部的2～3片氧化锌阀片处，见图6。可以推测，雨水从避雷器顶部端盖渗入后一直流到串联氧化锌阀片底部，该处氧化锌阀片受潮并初步老化，造成泄漏电流明显增加。同时由于阻性电流增大，加之阀片老化导致该处损耗增大，温度异常升高。

将该相避雷器更换，投运前进行了该相避雷器的交接试验，试验数据如表3所示，试验全部合格。投运后及时观察运行电压下的泄露电流值，恢复正常。

图6 35 kVⅠ母线W相避雷器阀片锈蚀

表3 更换W相后的Ⅰ母线避雷器带电测试数据表

4 结束语

运行中的避雷器泄漏电流数据异常多是由于设备阀片老化、内部受潮导致，造成阻性电流增大。针对此类问题，应加强巡回检查，做好记录和数据分析，正确判定避雷器状况。同时做好避雷器定期带电监测工作，必要时缩短周期，发现隐患及时上报处理。数据异常时要综合分析，逐项排除，并结合其他试验进行判断。针对此类设备，应适当缩短检修周期，合理安排停电时间，同时应大力推广红外成像诊断技术等带电检测手段的应用。

［1］张铁华.电气试验技能培训教材［M］.北京：中国电力出版社，2004：80-97.

［2］蒋庆云.廉国海.220 kV氧化锌避雷器泄露电流超标的原因分析［J］.湖南电力，2012，32 （5）：17-20.

［3］谢忠宝.李强.220kV氧化锌避雷器泄露电流超标的原因及处理［J］.吉林电力，2009，37 （2）：54-56.

［4］国家电网公司.输变电设备状态检修试验规程：QGDW 1168—2013 ［S］.北京：中国电力出版社，2013.

［5］国网山东省电力公司.变电设备带电检测工作实施细则［S］.2014.

［6］中国电力科学研究院.带电设备红外诊断应用规范：DLT 664—2016 ［S］.2016.