黄 乐 张林海

（广东电网有限责任公司梅州供电局，广东 梅州 514000）

一起带电测试发现避雷器底座缺陷的案例分析

黄 乐 张林海

（广东电网有限责任公司梅州供电局，广东 梅州 514000）

本文研究了在避雷器带电测试中的一例线路避雷器阻性电流明显减少的案例，经过结合停电进行试验，找到造成该现象的原因，并首次就避雷器带电测试中阻性电流减少提出看法。避雷器在本体损坏的情况下，如果底座绝缘子发生损坏，泄露电流增大，而避雷器带电测试数值仍符合预防性试验规程，就会造成试验结果误判。建议进行底座绝缘试验与避雷器本体试验。

金属氧化锌避雷器；带电测试；阻性电流峰值

避雷器是保证电力系统安全运行的重要保护设备之一，主要用于限制由线路传来的雷电过电压或操作引起的内部过电压。在避雷器内部结构中，氧化锌电阻片因劣化或受潮或受到破坏等因素，将会导致其有功损耗的明显增加[1-2]。目前最有效的检测避雷器是否劣化的方法是测量其阻性电流的变化。

1 避雷器劣化电气特征和带电测试方法原理

金属氧化物避雷器在运行中的劣化，主要是指电气特性和物理状态发生变化。这些变化使其非线性系数改变，伏安特性漂移，从而可能造成热稳定性破坏等。一般情况下这些变化都可以从避雷器的如下几种电气参数的变化上反映出来[3]：

1）在运行电压下，泄漏电流阻性分量峰值的绝对值增大。

2）在运行电压下，泄漏电流谐波分量明显增大。

3）运行电压下的有功损耗绝对值增大。

4）运行电压下的总泄漏电流的绝对值增大，但不一定明显。

目前，较多厂家对避雷器带电测试的主要测量值有阻性电流峰值、有功损耗及泄漏电流等，其仪器所用的方法原理主要有容性电流补偿法、阻性电流基波法、三次谐波法等。

容性电流补偿法主要是利用阻性电流和容性电流的正交性原理。

阻性电流基波法能计算出电压和电流基波分量的幅值和相位，但这种方法容易受到电压谐波的影响使阻性电流峰值产生变化[4]。对变电站内一字排开的避雷器，测量两边相时会有一定的误差[5]。其主要原理是在测量电流的同时，检测系统的电压，利用电压信号消除总电流中的容性分量[6-7]。但笔者认为一字形排开的避雷器不单两边相会受影响，其三相都会受到影响。

三次电流谐波法根据阻性电流与阻性电流三次谐波之间存在的比例关系，通过测量阻性电流三次谐波分量然后通过与比例系数的关系就可以得到其阻性电流的峰值[8-9]。需要注意的是，不同厂家生产的避雷器的函数关系是不一样的，所以该方法也较少用。

2 现场试验及数据分析

2017年3月16日在220kV丰顺站110kV间隔进行雷雨前例行金属氧化锌避雷器带电测试工作，测试发现110kV丰竹乙线间隔C相阻性电流峰值异常，对比 2016年测试数据发现丰竹乙线间隔 C相的阻性电流和有功损耗却明显减少。数据分别见表1和表2。

表1 2016年避雷器带电测试数据

表2 2017年避雷器带电测试数据

表3 丰竹乙线C相避雷器铭牌值

从两组数据对比来看，A、B相避雷器的第二次的测量数据阻性电流分量和有功都稍微减少。A相的阻性电流分量和有功都较 B、C两相的大，那是因为仪器受周围感应电场的影响而仪器内部算法无法做到正确处理造成的。A相避雷器在停电后的试验中，测量数据正常。而C相避雷器的阻性电流和有功损耗却明显减少。因为受到温湿度的影响和正常运行电压的不同，数据在可接受的范围内变化是可以理解的。而C相避雷器的数据变化很大，明显小于上次的试验数据。

4月18日，恰逢110kV丰竹乙线间隔停电预试。试验班组为查明该C相阻性电流峰值变化的原因，对该氧化锌避雷器进行了直流泄漏试验。

进行直流1mA电压U1mA及0.75U1mA下泄漏电流测量，试验结果见表4。

表4 丰竹乙线C相避雷器直流泄漏试验数据

对直流泄漏试验数据进行分析：

1）U1mA符合GB 11032规定值。

2）U1mA实测值与初始值或制造厂规定值比较，变化小于±5%。

3）0.75U1mA下的泄漏电流也小于50μA。

从上述数据分析来看，C相避雷器本体试验合格。

用绝缘摇表对底座进行绝缘电阻测试，测试结果见表5。

表5 丰竹乙线C相避雷器绝缘试验结果

从表5可以看出，避雷器本体符合相关技术标准的要求，而避雷器底座绝缘低于5MΩ，不合格。

对该原因分析：对避雷器带电测试原理进行分析，其等效原理图如图1所示。

图1 避雷器带电测试等效原理图

如图1所示，并结合带电测试的阻抗角分析，其分流并没有造成角度变化，即底座绝缘完全可以用电阻代替。当底座绝缘良好时，R底座＞＞R计数表＞＞R仪器与接触，即I底座＜＜I计数表＜＜I仪器与接触，其底座与计数表的分流可以忽略不计。而当底座绝缘不好时，底座绝缘已远远降低，则流入底座的电流已增大，流入测试仪器的电流明显降低，造成试验数据错误。

在现场，工作人员发现，避雷器底座中的两个绝缘子外观有较大的污渍。

对底座绝缘子外部进行擦拭后再次进行绝缘试验，测得绝缘电阻值为2MΩ，仍然不合格。随后进行进一步的检查，发现其中一个绝缘子内部已经有一条很深的裂纹，且裂纹中也有泥污等。更换后，绝缘测试为65MΩ，符合相关技术标准的要求。

3 结论

为保证避雷器在电力系统中安全稳定运行，必须加强避雷器带电测试的研究与现场应用。

在本次试验中，仪器上有功损耗的和阻性电流峰值都有所减小，阻抗角不变，此时就只是底座绝缘不符合试验标准。如果避雷器本体在损坏的情况下，由于底座绝缘子损坏的原因造成避雷器带电测试数值符合预防性试验规程，就会造成试验结果误判，而继续使用该设备将造成人身与设备的安全隐患。在此次试验中，结合带电测试的阻抗角分析，其分流并没有造成阻抗角度的变化，即底座绝缘完全可以用电阻等效代替。在避雷器本体劣化的情况下，必将伴随阻抗角明显减小和阻性电流峰值的增大。而恰巧此时底座绝缘不良，受分流的影响，阻性电流在测试仪上并没有体现出增大的情况。底座绝缘电阻和测试仪器内阻都只是呈电阻性，其底座绝缘电阻引起的分流并不会造成阻抗角度的变化，可以从阻抗角上去进行判断避雷器是否劣化。在阻性电流峰值明显减小的情况下或在有功损耗角和阻性电流峰值同时减少的情况下，建议进行底座绝缘试验与避雷器本体试验，以避免继续使用该避雷器而造成安全隐患。

[1] 赵勇军, 任妮. 金属氧化物避雷器底座绝缘电阻试验判断标准探讨[J]. 电工技术, 2014(4)： 1-2.

[2] 胡伟涛, 刘海锋. 组合检测技术在避雷器状态检修中的应用[J]. 电工技术, 2013(6)： 18-19.

[3] 徐玉华. 电气试验[M]. 2版. 北京： 中国电力出版社,2009.

[4] 王植. 基于实际相角法的避雷器现场带电测试应用[J]. 电气技术, 2016, 17(3)： 108-110.

[5] 严玉婷, 黄炜昭. 避雷器带电测试的原理及仪器比较和现场事故缺陷分析[J]. 电瓷避雷器, 2011(2)：57-62.

[6] 王国中, 张建敏. 220kV氧化物避雷器不拆高压引线试验的尝试[J]. 电气技术, 2013, 14(4)： 69-71.

[7] 韩社教, 戴栋, 马西奎. 应用有限元法计算氧化锌避雷器电位分布[J]. 中国电机工程学报, 2001,21(12)： 105-108, 114.

[8] 段大鹏, 江秀臣, 孙才新. 基于正交分解的MOA泄漏电流有功分量提取算法[J]. 电工技术学报, 2008,23(8)： 56-61.

[9] 袁海燕, 吴剑强. 一种改进的避雷器冲击电流试验回路参数设计方法[J]. 电工技术学报, 2011, 26(11)：210-216.

The Case Analysis of an Arrester On-line Measurement with base Defect

Huang Le Zhang Linhai
(Meizhou Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co., Ltd, Meizhou, Guangdong 514000)

In this paper, a significant reduction of the resistive current is found in a lightning conductor on-line measurement. The season was found after analysis and test. On this basis, a measure is suggested for the first time under this condition. When defect occur on the arrester, if the base also has defect, the leak current will increase, and the measured current will remain meet the criterion. This means the experimental results are invalid. And extra experiment on the base and the body of the arrester is suggested.

metal zinc-oxide arrester; on-line measurement; peak resistive current

黄 乐（1986-），男，广东梅州人，工学硕士，工程师，从事高电压试验技术、电能质量检测工作。