隋 恒，董 亚，张 芳

(国网山东省电力公司聊城供电公司, 山东 聊城 252000)

组合电器内置避雷器失地故障的检测及防范

隋 恒，董 亚，张 芳

(国网山东省电力公司聊城供电公司, 山东 聊城 252000)

通过对避雷器带电测试数据异常情况的分析，发现了一起内置于组合电器(GIS)气室中的避雷器失地运行故障，并对故障原因进行了测试和分析。结合组合电器设备的特点，提出了组合电器及其内置设备运行缺陷的防范措施。

避雷器；组合电器；带电测试；失地故障

某220 kV变电站一次设备采用组合电器(GIS)结构，其中避雷器三相共体内置于GIS气室中，避雷器低压端经引出线连接至泄漏电流表后接地。这种结构保证了避雷器不受外界气候变化影响，运行年限较长，但由于避雷器内置于密闭的GIS气室中，一旦出现缺陷，需要将设备停电后才能打开气室进行检查处理。

1 避雷器带电测试故障现象

1.1 避雷器泄漏电流异常

2013年5月，对该变电站进行避雷器带电测试时发现，1号主变110 kV侧101间隔A相避雷器泄漏电流表指示为0，其他2相泄漏电流为0.45 mA。检测人员使用避雷器带电测试仪对101间隔避雷器进行泄漏电流测试，将测试仪的电流输入线夹一端夹在GIS内避雷器的引出线处，另一端夹在接地端上，如图1所示。

图1 避雷器泄漏电流测试

图2 避雷器带电测试接线示意

1.2 避雷器带电测试原理

避雷器带电测试接线如图2所示，测试仪的电流输入线夹分别夹在泄漏电流表的两端，通过电压信号取样仪获得母线PT(电压互感器)侧电压信号，测试仪主机通过天线接收到PT侧参考电压信号，取得泄漏电流的相位信息。由于泄漏电流表输入内阻(＞1 MΩ)远大于带电测试仪的输入电阻（＜2 Ω)，因此避雷器泄漏电流几乎全部流入带电测试仪。

避雷器在电压作用下产生的泄漏全电流Ix，由容性分量Ic和阻性分量Ir2部分组成，其关系如图3所示。

图3 泄漏全电流及其分量的关系

通常情况下，全电流Ix变化不大，阻性电流主要通过功角Φ的变化来反映。当避雷器性能良好时，阻性分量Ir占比约为全电流的10 %～20 %。因此，通过检测阻性电流的大小及变化趋势即可检测避雷器是否存在阀片受潮、老化等缺陷。

1.3 避雷器带电测试结果

避雷器泄漏电流测试结果如表1所示。

表1 部分电流致热型设备热像特征和缺陷性质

由表1可知，测试仪A相没有电流流过。为防止由于测试线内部断线造成上述结果，将A，B 2相的测试线互换后再进行测试，发现A相避雷器数据没有变化，因此可以排除泄漏电流表本身故障导致表计读数为0的情况。

2 故障原因分析

根据测试结果及运行经验分析，造成上述结果的原因有以下2种。

(1) 避雷器低压端引出线与接线端断开，搭接在GIS气室外壳后接地，如图4(a)所示。此时，避雷器虽正常运行，能够起到过电压保护的作用，但泄漏电流不会流过泄漏电流表。由于气室中避雷器引出端没有与泄漏电流表上端相连，因此无法进行带电测试，不能监视避雷器运行状况。

(2) 避雷器低压端子与泄漏电流表断开连接，低压端子与接地极间开路，如图4(b)所示。此时避雷器失地运行，无法起到过电压保护的作用。由于此间隔为主变中压侧间隔，所以在变压器高压侧由于操作或雷击产生传递过电压，或线路侧发生操作过电压时，都会因失去避雷器保护而损坏设备或使过电压范围增大。

图4 避雷器低压端断线示意

根据以上分析可知，避雷器低压引出线与泄漏电流表断开是导致泄漏电流表计读数为0的原因。要确定低压引线是否接地，则需要打开气室对其内部进行检查。

3 故障检查和处理

将主变停运，排出并收集避雷器气室中的SF6气体后，打开气室检查内部引线情况。现场检查发现避雷器引出线在压线夹处断开，引出线在绝缘护套内部悬空。考虑到前一次带电测试数据正常，可以判断，是因连接线与线夹压接不良，运行中在电动力、机械力作用下导致引出线断裂，造成避雷器失地运行。

将断开处恢复连接后补充SF6新气，并经微水测试合格后进行避雷器带电测试，测试结果如表2所示。

处理后，避雷器相间阻性电流无明显异常，与历史数据纵向比较也无明显增长，功角Φ≥80°，说明避雷器性能良好，无老化或受潮情况。

表2 处理后泄漏电流测试结果

4 防范措施

该故障是一次典型的安装缺陷引发的设备运行故障。对山东省近年来发生的353起GIS缺陷按运行年限分布进行统计，统计结果如表3所示。

表3 GIS缺陷按运行年限分布统计数据

根据表3可知，组合电器(GIS)设备缺陷多发生在投运初期，这表明缺陷并非主要由老化、环境影响等引起的，而是和产品质量、安装工艺等有直接的关系。当设备投运年限超过5年后，设备本身固有的缺陷大部分已暴露并得到处理，组合电器运行将趋于稳定。

本次故障间隔为主变间隔，需要将变压器停运后才能处理缺陷，并要在重新补充SF6气体后方可将变压器投运，降低了供电可靠性。同时，GIS气室的拆卸检查也浪费了大量的人力、物力。为防止此类故障再次发生，应采取以下措施。

(1) 加强对组合电器的驻厂监造，强化设备的各类元件的出厂试验检查，对厂家外购的避雷器、互感器等部件应制定专门的监造方案，确保设备出厂时符合要求。

(2) 组合电器设备的断路器、隔离开关气室均为厂家安装调试完成后整体运输和安装，在现场一般只进行母线安装对接、电压互感器和避雷器的对接等。应重点对需在现场打开气室进行安装或对接的工作进行监督，严格控制土建施工，保证清洁度，对连接线材、螺栓等牢固性进行专项检查。

(3) 根据《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》规定，110 kV及以上电压等级避雷器均应安装泄漏电流表，运行中应按时记录泄漏电流值，定期与历史数据比对，及时发现避雷器内部阀片的老化、受潮。

(4) 泄漏电流阻性分量所占比重较小，在避雷器阀片劣化初期，阻性电流的增大并不会使泄漏电流发生明显变化。因此，雷雨季节前后应严格进行避雷器带电测试，以准确测量泄漏电流各分量，实现在设备不停电情况下检查阀片性能，提前发现设备缺陷。

5 结束语

组合电器(GIS)具有占地面积小、安装迅速等优点，因此，使用组合电器成为110 kV及以上电压等级设备发展的趋势。内置避雷器不受外界环境影响，运行使用年限长，但是出现缺陷后需要停电打开气室进行检查，存在缺陷处理时间长、SF6气体回收困难等问题，因此，加强设备的验收工作，消除安装过程中存在的缺陷，并重视带电测试等技术，实时掌握避雷器运行状况，对提高设备运行维护水平，及时发现事故隐患，减少停电时间，有着重要的意义。

1 胡春梅，曹小龙，曹小虎，等.运行中MOA状态检测试验数据判析[J].电磁避雷器，2012(4).

2 李 辉，齐大勇，张利群，等.GIS扩建对接方式分析[J].山东电力技术，2013(5).

3 李庆玲，王兴贵，李 效.氧化锌避雷器应用的一些问题探讨[J].高压电器，2009(2).

2014-11-11。

隋 恒(1986-)，男，工程师，主要从事电气设备的高压试验及状态监测工作，email：suiheng_5@163.com。

董 亚(1977-)，女，技师，主要从事高压试验检修工作。

张 芳(1974-)，女，高级技师，主要从事高压试验检修工作。