深讨氧化锌避雷器运行中异常发热问题

【摘 要】 对氧化锌避雷器进行红外诊断是电力设备带电诊断的重点项目之一，本文中讲解工作人员对某110kV 变电站设备进行红外测温时发现35 kVII段母线避雷器C相有异常发热现象，变电站运行人员将35 kVII段母线避雷器过停止运行后，试验人员对其做了试验并把避雷器解体，找出了避雷器异常发原因。

【关键词】 避雷器 红外测温 发热 受潮

变电站内的氧化锌避雷器是用来防止雷电侵入波或内部过电压，并把过电压限制在电气设备绝缘的耐受冲击电压水平以下的一种电气设备，氧化锌避雷器并接在被保护设备附近，使设备免遭由于过电压引起的绝缘击穿损坏事故，如果氧化锌避雷器存在故障或缺陷，不仅起不到保护作用，严重时还会影响其它设备的运行，甚至酿成事故。对氧化锌避雷器进行在线红外诊断是电力设备带电诊断的重点项目之一。2013年4月20日昌吉电业局检修工区试验化验二班工作人员在110kV大丰变电站进行红外测温时发现35kVII段母线避雷器C相下半节部分温度明显高于A，B两相相，存在异常发热现象，避雷器铭牌及红外测温数据如下表1所示，红外测温图为如图1所。

以上数据和图片中可以看出C相避雷器下半部分温度比其他两相避雷器高，有异常发热现象，为找出发热原因，试验人员决定停运35kVII段母线避雷器，对其进行直流泄漏电流试验和运行电压下的持续电流测试。

1 直流泄漏电流试验及运行电压下的持续电流测量及试验数据分析

1.1 直流泄漏电流试验及运行电压下的持续电流测试

通过红外测温发现C相避雷器异常发热后将35kVII段母线避雷器停止运行，试验化验一班人员对这三相避雷器分别进行了绝缘电阻试验，直流泄露电流试验及测量了运行电压下的持续电流，试验数据如表2所示。

1.2 试验数据分析

以上试验数据可以看出，A，B相避雷器绝缘电阻值和运行电压下的持续电流值均合格，直无明显差流泄漏电流试验数据也与出厂试验和历史试验值别，均为合格。但是C相避雷器U1mA试验电压为26.9kV，初值差已经达到-66%，远远超过“Q/GDW 168-2008输变电设备状态检修试验规程”规定的±5的标准，I75%U1mA值为240≥50uA uA也超过了“Q/GDW 168-2008输变电设备状态检修试验规程”规定标准，运行电压下的持续电流增加到2mA，也大于A，B相，已超标。

根据以上试验数据和红外测温图像初步判断，C相避雷器发热的可能原因是：

C相避雷器上半部分严重受潮后受潮部分丧失原有的绝缘性能，导致避雷器阻性电流增大，但是水分未影响到下半部分，下半部分绝缘依然良好，在这种情况下C相避雷器的运行电压（35/√3 kV）几乎全部由非受潮部分承担，较大的阻性电流流过非受潮部分时，导致下半部分温度升高发热。

为了验证试验结论，试验化验一班人员对发热的C相避雷器进行了解体分析。

2 避雷器解体分析

为确定避雷器发热原因，试验化验一班人员对发热的C相避雷器进行了解，当试验人员锯开避雷器上盖密封部分时从开口处流出来大量的水，打开上盖后发现弹簧生锈较严重；弹簧下面的氧化锌电阻片也浸在水中，然后试验人员进行进一步解体，把受潮的氧化锌电阻片全部打开了，解体过程如下图2所示。

C相避雷器全部解体后发现避雷器氧化锌电阻片总数为16片，已受潮部分在避雷器上半部的从第1片到第10片氧化锌电阻片共10片，其中7片属于严重受潮3片为轻度受潮。在避雷器最下部的6片均未受潮，为良好氧化锌电阻片。解体后所看到的的已受潮和非受潮的氧化锌电阻片的比例跟红外图片中的发热部分的比例非常吻合，如下图3所示。

3 避雷器发热原因分析

C相避雷器解体过程中避雷器从内部流出来了大量的水，这验证了试验人员的试验结论的准确性，避雷器内部的上半部分存在严重受潮缺陷。C相避雷器内部严重受潮后，受潮部分电阻片之间产生通路，阻性电流大大增大，较大的阻性电流流过非受潮部分时，非受潮元件的功率损耗增大开始发热，这就是红外测温图像中显示的C相避雷器下半部分的温度明显高于上半部分及其他两相的原因。

打开C相避雷器上盖时发现避雷器上部的密封盖与弹簧之间的金属电极有两个小洞，因为这两个洞的存在，上盖密封不良的情况下，水分进入上盖后通过这两个小洞直接进入到避雷器内部，并在弹簧周围的空隙中积累了大量的液体水，这些水把弹簧生锈的同时慢慢浸入到下面氧化锌电阻片串中，使得避雷器上部的10串氧化锌电阻片全部不同程度的受潮。然后试验人员对A，B两相避雷器也进行解体，打开避雷器上部的密封盖时同样发现了A，B相避雷器密封盖与压紧弹簧之间的上电极中也有两个小洞，并在A相上电极上存在少量的液体水，但是水分未影响到下面的氧化锌电阻片，B相密封良好，未受潮。

根据A，B，C三相避雷器解体结果可以判断，C相避雷器发热原因为：（1）避雷器设计有缺陷即设计时未考虑到水分通过避雷器的上电极中的小洞直接进入避雷器内部的可能性。（2）制造时密封系统不良。避雷器密封不良时水分通过上盖和弹簧之间的电极中的两个小洞直接进入到避雷器的内部，导致避雷器严重受潮，异常发热等现象。

4 结语

氧化锌避雷器受潮会大大增加本身的电导性能，阻性电流明显增大。对于多元件串联结构的氧化锌避雷器，当轻度受潮时，通常因氧化锌电阻片电容较大而只导致受潮元件本身阻性电流增加并发热，当受潮严重时，阻性电流可能接近或超过容性电流，在受潮元件温升增加的同时，非受潮元件的功率损耗和发热开始明显，甚至超过受潮元件的相应值。C相避雷器发热属于因避雷器设计有缺陷及制造时密封系统不良，避雷器投运后的长期运行过程中，内部严重受潮后，阻性电流激增，较大的阻性电流流过导致非受潮元件时，非受潮部分的发温度超过了受潮部分的温度。

参考文献：

[1]电力设备预防性试验方法及诊断技术.中国水利水电出版社.2005年.第一版.