一起220kV变电站避雷器缺陷误判分析

一起220kV变电站避雷器缺陷误判分析

郭宁辉许晓石碧薇

郭宁辉许晓石碧薇

（石家庄供电分公司河北石家庄050011）

摘要：在对某站220kV1号母线避雷器进行试验工作中发现了停电数据发现了避雷器阀片老化，而其带电测试数据正常的案例，对此现象进行了详细的原因分析，以此说明避雷器试验还是要坚持停电和带电相结合的方式。

关键词：避雷器；停电数据；带电数据；相间干扰；母线干扰

一、缺陷过程简况

2018年11月13日，对220kV某变电站220kV1号母线避雷器进行例行试验工作中，发现A相避雷器UDC1mA低于历次试验数值，且A相避雷器I75%UDC1mA大于注意值50μA，不符合变电运检五项通用制度中的《国家电网公司变电检测管理规定（试行）》的相关要求。

根据历年试验数据，某站220kV1号避雷器A相避雷器阻性电流初值差与全电流初值差均符合标准要求。

某站220kV1#PT避雷器A相避雷器相位角为78.16°，B相避雷器相位角为79.78°，属于注意值，根据规定需要加强监测。

四、缺陷原因定性

避雷器长时间运行，阀片老化。停电试验发现缺陷，但是带电试验未完全发现缺陷。带电测试避雷器存在一定的问题。

原因分析：

1、对于分节的避雷器，上下节受潮程度不同会影响整体的带电试验结果。

2、避雷器必须坚持停电和带电相结合的方式试验。

3、氧化锌阀片长期承受工频电压而发生老化导致MOA性能发生劣化，阻性电流法不能有效反映MOA电阻片的老化情况。4、带电测试在氧化锌避雷器的试验中有着非常重要的意义，但现场氧化锌避雷器阻性电流测试过程中不但受到相间干扰，还将受到相邻空间母线的干扰。只有充分考虑并消除相间干扰和相邻空间母线的干扰时，进行氧化锌避雷器带电测量所得到的数据将更加具有价值，对避雷器的性能判断也更加准确，电气设备的安全运行也更加有保障。

5、带电测试在氧化锌避雷器的试验中有着非常重要的意义。但是现场由于干扰较强，全电流、阻性电流的测量很困难，干扰主要来自相间干扰及邻近空间某相母线的电场。

6、相间干扰：运行中呈一字排列的三相氧化锌避雷器（以下简称MOA），由于与相邻相间杂散电容等的影响，两边相MOA阻性电流的大小及全电流功率因数角会发生改变，其变化量与MOA的安装位置有关，MOA相间距离越近，影响越大。一般来说，在运行电压下，两边相MOA全电流的功率因数角会改变3°左右，而MOA全电流功率因数角每变化1°，阻性电流阻性电流基波数值变化15%左右。这使得测量结果呈现如下规律：

（1）阻性电流IUR>IVR>IWR，全电流功率因数角ΦU<ΦV<ΦW。（V为中相，U超前V相120°，W相滞后V相120°）

图2一字排列的三相避雷器由于杂散电容产生的相间干扰

首先以U相为例进行分析：

2）边相U相底部由运行电压产生的实际泄漏电流为IUX。由于相邻V相与U相间的杂散电容CVU在相间电压UVU的作用下，产生容性的干扰电流IVU。W相距U相较远，这两相之间的电容耦合效应可忽略不计。现场中实际测量到的U相全电流IOU为两电流之和，即IOU=IUX+IVU。

图3V相MOA对U相MOA的干扰

3）如图所示，U相的全电流、阻性电流、容性电流分别为IUX、IUR、IUC，UVU产生的干扰电流IVU为容性，相位超前UVU90°将IVUx沿IUR和IUC方向分解为IVUr和IVUc两分量。MOA泄漏电流中，容性电流分量占主要成分，阻性电流分量所占的比重很小。由于相间杂散电容耦合产生的干扰电流也很小，IVUc对容性电流IUC的影响可以忽略，而IVUr与阻性电流同向，它的干扰将使测得的阻性电流较实际值明显增大，同时功率因数角减小φ，实际测得的电流为IOU。

同理，由于V相对W相的干扰电流分量IVWr同阻性电流分量IWR反向，将使IWR减小，功率因数角增大φ。如下图所示：

图4V相MOA对W相MOA的干扰

4）中相V由于U、W两相对其干扰电流在忽略掉IUVc和IWVc两分量之后，IUVr和IWVr两分量相互抵消，可以认为V相受到的干扰很小，测得的即为真实值。

图5U、W相MOA对V相MOA的干扰

综上所述，现场MOA进行测量时，V相对U相干扰，使U相MOA阻性电流测量值较真实值增加，全电流功率因数角减小；V相对W相干扰，使W相MOA阻性电流测量值较真实值减小（甚至为负值），全电流功率因数角增大；而U、W两相对V相的干扰电流，由于沿阻性电流方向的分量相互抵消，V相受到的干扰很小，可以忽略不计。测量结果呈现如下规律：

阻性电流IUR>IVR>IWR，全电流功率因数角ΦU<ΦV<ΦW。

8、邻近空间某相母线的电场干扰分析，图6为主变高压侧避雷器组位置图，距离220kVI母线A相较近。图中c为A相母线对各相避雷器的等效耦合电容。

图7为A相避雷器泄露电流矢量图，图中：IO为B相避雷器对A相避雷器的相间干扰，I’。为A相母线对B相避雷器空间干扰，IXA为A相避雷器本身泄露电流，IRA为A相避雷器本身阻性电流，I’XA为受A相母线空间干扰后A相避雷器的泄露电流，I’RA为受A相母线空间干扰后A相避雷器的阻性电流，φ为A相避雷器本身的泄露电流超前A相电压角度，φ’为A相避雷器干扰后的泄露电流超前A相电压角度。

可见，A相母线的空间干扰使A相避雷器泄露电流超前A相电压的角度变大，根据投影法有I=Ixcosφ，当泄露电流超前电压角度φ增大时，A相避雷器的阻性电流I的测量值将比实际值偏小（如图7所示）。

图6母线避雷器组位置图

图7A相避雷器泄露电流矢量图

五、整改意见及措施

1、建议更换220kV1号PT避雷器（已于2018年11月15日更换）

2、经过分析可知，本缺陷主要是由于母线干扰使得A相带电阻性电流测试电流偏下，造成误判。应研究带电试验避雷器试验仪器考虑母线干扰并对其进行补偿。

3、坚持避雷器试验停电和带电相结合的方式安排检修计划。

参考文献：

[1]金属氧化物避雷器带电检测方法综述[J].刘兵西，毛慧明.高电压技术.2000（03）

[2]一起带电测试发现避雷器底座缺陷的案例分析[J].黄乐，张林海.电气技术.2017（12）

[3]基于不同检测手段避雷器缺陷的电气特征[J].张雄清，林毅，张明山，孙晓娜.电气技术.2018（05）

[4]显著性差异分析法在避雷器带电测试中的应用[J].邹文，吴丽红.中国新技术新产品.2017（10）

作者简介：

郭宁辉，1987年，供职于石家庄供电公司，工程师，2014年至今从事电气试验工作。