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浙江电力
ZHEJIANG ELECTRIC POWER
2017 年
第36卷第3期
金属氧化物避雷器带电检测及异常分析
刘江明，艾云飞，吴承福，罗晨晨，张翻喆
(国网浙江省电力公司检修分公司，杭州311232)
摘要：金属氧化物避雷器带电检测相比传统的停电检测具有极大的优势，但现场检测时带电设备之
间存在错综复杂的耦合电容关系，不可避免地会给被试金属氧化物避雷器带来干扰。在分析“一”字形 排列避雷器相间干扰基础上，结合实际检测案例，分析外界空间干扰所带来的影响，并指出在现场干 扰条件下，当边相发生异常后采用边相补偿方式会导致正常相阻性电流检测数据异常，造成对避雷器 设备状态的误判。现场检测时需根据实际干扰因素，对试验数据进行差异化分析，同时结合其他检测 方法进行综合分析与评价。
关键词：氧化锌避雷器；带电测试；阻性电流；干扰分析；补偿方式
中图分类号：TM862+.1
文献标志码：B
文章编号院1007-1881(2017)03-0038-04
Live Detection and Abnormality Analysis of MOA
LIU Jiangming，AI Yunfei，WU Chengfu，LUO Chenchen，ZHANG Xuanzhe
(State Grid Zhejiang Maintenance Branch Company，Hangzhou 311232, China)
Abstract: Compared with traditional de-energized testing，live MOA testing has great advantages. But due to the intricate coupling capacitance relations among the energized devices in field test，interference to tested MOA is inevitable. Based on the analysis of interference between the phases of linear arresters，this paper analyzes the impact of environment disturbances， according to real testing cases. It points out that with surrounding interference， when the side phase is abnormal， the side-phase compensation causes abnormal changes of normal phase resistive current data，leading to misjudgment of MOA condition. In field test，it is necessary to analyze the differentiations among test data and analyze and evaluate comprehensively with other testing methods based on actual interfering factors.
Key words: MOA； living test； resistive current； interference analysis； compensation mode
MOA(金属氧化物避雷器）以其良好的非线 性伏安特性和通流能力，在我国电力系统得到了 广泛应用。对氧化锌避雷器运行状态有效的监测 与分析是保证其安全稳定运行的必要条件。随着 对供电可靠性和供电质量要求的不断提高，停电 试验越来越难以满足电网发展需求，因此带电测 试越来越凸显重要作用。而如何分析和排除干扰，进行检测数据的分析处理是氧化锌避雷器现场带 电检测的前提条件。
电容既包括自身耦合电容、相间耦合电容，还包 括例如邻近间隔带电设备等其他设备所产生的耦 合电容。这些耦合电容所产生的电流叠加到氧化 锌避雷器底部的泄漏电流上，共同构成全电流， 并使得三相泄漏电流中的阻性电流差异极大。在 现有试验仪器及检测手段条件下，试验人员必须 充分根据所测避雷器实际空间位置，判断空间干 扰源的大小、来源等，对所测数据进行深人分析 判断，避免因异常数据引起误判。
现场MOA的典型布置为三相呈“一”字排列， 例如220kV出线间隔线路避雷器典型布置见图1。 当不考虑避雷器相间电容干扰及周围带电体对其 影响并且假设三相避雷器性能相同时，该组MOA 在幅值相同、相位互差120毅的三相电压作用下， 流过各相全电流Ia，Ib，Ic应相等，即Ia=Ib=Ic，此
1 MOA相间干扰分析
1.1 MOA现场布置及相间干扰原理
在变电站现场进行避雷器带电测试时，设备 与设备之间存在错综复杂的耦合关系，即空间杂 散的耦合电容。对避雷器而言，空间杂散的耦合
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时相角差渍A=渍B=渍C。
A相
B相
C相
I
II
图1
避雷器相间干扰(“一”字排列）
1.2相间干扰对避雷器检测的影响分析
当仅考虑避雷器相间的电容干扰，不考虑周 围带电体的影响，并假设三相避雷器性能相同时，
该组MOA在幅值相同、相位互差120◦的三相电 压作用下，流过各相全电流Ia，/b，Ic不相等。321
Ua
图2避雷器相间干扰向量关系
(1) 避雷器B，C相对A相存在耦合的空杂散电容电流(其中B相与A相距离近，空间杂 散电容c大，相对耦合容性电流大；C相与A相 距离远，空间杂散电容c小，相对耦合容性电流 小冤。从图2中可以看出：A相实测得到的全电流 /a与实际全电流/A相比有所减小；相位发生偏 移，/a滞后于/A，实测渍A小于实际渍A;阻性电流
实测为/Ar，相对于实际阻性电流/ar增大。
(2) C相避雷器与A相类似，实测全电流与实际全电流/c相比有所减小；相位发生偏移， 实测渍C大于实际渍C;阻性电流实测为/Cr，相对
于实际阻性电流/cr增大。
(3) B相避雷器同时受到A，C两相的耦合干扰，两者的耦合电容电流在相位上相差120〇，其 与实际全电流/b叠加的结果是B相实测全电流 /B容性分量减小，而阻性分量变化较小，实测全 电流/B变小，相角渍b基本不变。
综上，相间空间干扰对实际避雷器带电检测 产生以下影响：
(1)
A，C相全电流基本相等且大于B相，但
均小于实际全电流值。
(2) 实测相角渍A〈渍B〈渍C，即相间干扰会造成
A相相角减小，B相基本不变，而C相相角变大。
(3)
相间干扰会造成A相阻性电流增大，B
相基本不变，而C相阻性电流减小。
2自动边补方式下避雷器阻性电流检测
异常分析
在变电站现场进行避雷器阻性电流带电检测
时，由于存在相间干扰，A，C相电流相位都要向 B相方向偏移，一般偏移角度2〜4〇，不可避免地 会导致检测数据发生异常，从而引起误判。对 此，在避雷器阻性电流现场检测时，常采用自动 边补技术对A相和C相进行一定的补偿，以消除 相间电容耦合的影响。自动边补原理是：假定B 相对A，C相影响是对称的，测量出/c超前/a的 角度渍CA，A相补偿角度为渍0A=-(渍CA-120)/2，C 相补偿角度为渍〇c=-(渍ca-120)/2。
(1) B相避雷器数据异常的分析判断。自动边补技术仅对A，C相进行适当角度补 偿，对B相则不进行补偿，故采用自动边补技术
检测到的B相试验数据与禁用补偿方式下B相 试验数据基本一致。因 此，当B相避雷器发生异
常时，通过采用纵横分析法，将历年检测的角度、 全电流及峰值、阻性电流及峰值、谐波电流进行 相互对比分析，进而判断B相避雷器状态变化。
(2) A，C相避雷器数据异常的分析判断。当A，C相避雷器无异常时，则在检测条件 基本不变的情况下，/c超前/a的角度渍ca基本不 变，因此每次检测时其补偿角度基本不变。但当
CA ，C相避雷器任一相发生异常时，则/c超前/a
的角度渍ca发生改变，A相相应的补偿角度也将 发生变化。以C相避雷器发生异常、A相避雷器
正常为例，/c超前/a的角度渍ca减小，A相补偿 角度为渍0A减小，C相补偿角度为渍0C增大。采用
间/40刘江明，等：金属氧化物避雷器带电检测及异常分析
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自动边补进行检测相角满足以下关系：
渍A=渍zA+渍gA+渍0A
袁
(1)
渍C=渍zC+渍gC+渍0C 袁 (2)
式中：渍a，渍c分别为边补条件下的A，C相避雷 器检测角度；渍zA，渍zC分别为A，C相避雷器真实 角度；渍gA，渍C为现场干扰角度影响因素，在布置 方式不变时，干扰影响的角度基本不变。C相避雷器异常，则渍zC减小，渍0C增大，但 渍0C变化量小于渍zC变化量，因此渍C减小；C相避 雷器异常导致渍0A减小，渍zA不变，因此渍A减小。
综上，采用自动边补进行补偿检测时，当单 一边相避雷器发生异常时，则会导致正常边相试 验数据异常，进而造成对避雷器状态的误判。
3避雷器带电检测实例分析
在某500 kV变电站220 kV线路氧化锌避雷
器阻性电流带电检测中，发现试验数据与历次检
测值存在较大差异，A相全电流基本不变，B相 和C相全电流明显增大，同时检测电流超前电压 角度均减小，阻性电流均增大。历次阻性电流带 电检测数据如表1所示。
表1
某220线路避雷器阻性电流带电检测数据
相别渍/(。）/x/mA/r/mA/p/mA/r1p/mA/r3p/mA检测年份A相 86.88
0.4420.0250.0350.0340.0072014边补87.110.4410.0240.0320.0310.007201584.420.4470.0450.0690.0610.0072016禁补82.420.4470.0600.0870.0830.0072016B相 84.100.3770.0390.0590.0550.0072014边补84.910.3750.0340.0490.0470.005201580.720.4050.0660.0970.0920.0072016禁补81.090.4040.00.0930.0880.0052016C相 86.810.3980.0230.0330.0310.0072014边补86.970.3990.0230.0330.0290.005201584.520.4160.0410.0620.0560.0072016禁补
86.49
0.415
0.028
0.043
0.035
0.007
2016
注：渍为电流超前电压的相角；Ix为全电流有效值；/,为阻性电流
有效值；‘为阻性电流基波峰值；/,|];为阻性电流基波峰值；/,3p为 阻性电流3次谐波峰值。
由于A相全电流未发生明显变化，故A相 避雷器无异常内部缺陷置信度较大，通过反算得 出2015年检测数据A相和C相补偿角度分别为 4.69。和-4.69。，现场手动调整A相补偿角度至 87.11。后，可以得到/r=0.023 mA，即A相避雷器
带电检测数据与历史数据相比基本不变。
B相避雷器在自动边补模式下也未进行补偿， 对比检测数据可以发现，B相避雷器角度减小约 3。，阻性电流增大约94%。
对于C相避雷器，在现场检测环境基本一致 情况下，可以得到式(3)、式(4):
渍/1=渍 1+渍g
，
(3)
渍,2=渍 2+渍g
，
(4)
式中：渍,1，渍/2分别为禁止补偿条件下前后两次避 雷器检测角度；渍1，渍2分别为前后两次检测避雷 器真实角度；渍g为现场干扰角度影响因素。
对比2015年自动边补（补偿角度为4.69。，- 4.69。)检测数据和2016禁用补偿检测数据，可以 发现，两种条件下角度基本一致，即渍/2抑渍1。由 于补偿角度较大，渍g影响不可忽略，可以得到 渍2<渍1，说明避雷器角度真实值减小。根据式(3)、 式(4)可知渍/1-渍/2=渍1-渍2,在禁用补偿条件下前后 两次检测角度分别为渍/2=86.49。和渍/1=91.66。，即 避雷器角度真实值减小5.17。。假设渍1=86.97。，则 渍2=81.8。，计算可得/r=0.059 mA，即C相避雷器 阻性电流较之前一年检测值增大157%。
通过以上分析，可以判断B，C相避雷器阻 性电流带电检测数据确实存在异常，而A相阻性 电流增大是由于自动边补检测方式下C相避雷 器发生异常所致。
4停电试验与解体验证
4.1避雷器停电诊断试验
该线路避雷器停电例行试验结果见表2,可
以发现：B，C相避雷器上节1mA直流泄漏电流 下的电压相较A相、同相下节避雷器及同部位历 史数据均明显偏低，因此确认B，C相避雷器上 节存在劣化现象。
表2
避雷器上节解体前直流泄漏试验数据
相别
直流电压UjmA/kV
/0.75U1mA/M-A
实测值初值实测值
初值A相166.2163.410.714B相146.6165.217.416.3
C相
150.01.715.518.2注：U|mA为直流1mA下的电压值；/tuimA为0.75U|mA下漏电流值。4.2避雷器解体检查
对异常避雷器和正常避雷器解体发现：A相
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上节避雷器阀片组取出顺利，且阀片组外部绝缘 热缩套完整；B相上节避雷器阀片组在取出过程 中卡塞严重，取出后可明显看到绝缘热缩套存在 多处老化开裂，即B相避雷器阀片绝缘热缩套存 在明显劣化。A，B相绝缘热缩套情况如图3所示。
(a) A相上节避雷器阀片组
（b)B相上节避雷器阀片组
图3绝缘热缩套情况
B相避雷器中取出的两段阀片组均存在绝缘 热缩套开裂现象，且开裂部位有明显黑色痕迹， 如图4所示。还可以看到，:B相避雷器上端阀片 组的顶部开裂绝缘热缩套处，7片阀片外漏面有 明显烧蚀痕迹，且7片阀片连同顶部金属电极上 均有明显放电痕迹。
图4 B相上节避雷器绝缘热缩套开裂
4.3绝缘电阻试验
对上段阀片组中阀片逐一进行绝缘电阻测试 (结果见表3)，可以发现1 一7各阀片绝缘电阻严 重偏低。对阀片侧表面用酒精擦拭处理后，阻值 显著增大。再次进行上段阀片整组直流泄漏试 验，测得1mA直流泄漏电流下电压为82.9kV， 符合要求，阀片绝缘性能明显改善，说明该部位 阀片侧表面残留物对阀片绝缘性能影响明显。
表3
上段阀片单片绝缘电阻试验数据
M赘
部位绝缘电阻值
解体后表面清理后
12.656022.9168031.187042.0792152.651 86063.242 160787.1
2 201
8-15
>2 000
经解体分析确认，避雷器顶部阀片存在劣化 现象，从而导致阀片绝缘性能降低，运行中存在 发热现象及避雷器阻性电流异常情况。
5结论
(1)
通过检测氧化锌避雷器全电流有效峰值、阻性电流有效值及峰值、电流超前电压角 度、谐波分量，可以在设备不停电条件下对运行 避雷器状态(如受潮、劣化)进行诊断分析。
(2)
对氧化锌避雷器阻性电流进行带电时，复杂的空间耦合干扰会导致试验数据发生异 常，检测时需根据现场布置情况分析干扰因素， 便于对试验数据进行准确判断。
(3)
进行氧化锌避雷器阻性电流带电检采用自动补偿技术可以减小相间干扰，但当边相 出现异常时，会导致正常相试验数据也出现异 常，从而引起误判。因此现场检测分析时需结合 禁止补偿条件下的检测数据，采用纵横分析法， 结合红外测温图谱温度分布情况、高频局部放电 情况对氧化锌避雷器运行状态加以分析判断。
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(下转第54页）
值及
检测
测时，
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万元。发电煤耗降低77g/kWh，年节约标煤2.46 万t,以标煤400元/t计算，年节煤量带来的成本 降低约984万元。
总体而言，较常规改造，高背压供热改造方 案年收益增加约1 480.68万元。若考虑多台机组 同时参与热网供热的情况，高背压供热改造机组 的总体收益将更高。
参考文献：
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[6] 李文涛，袁卫星，付林，等.汽轮机髙背压供热方式能耗
4结论
(1 )200 MW机组三缸三排汽供热机组由于受
到中压缸内低压流通级数的影响，中、低压缸联 通管蝶阀供热调整能力有限。将三排汽改为两排
汽的通流方式，是进行所有供热升级改造的基础。分析[J].区域供热，2015(4):10-17.
(2) 常规供热改造后机组在运行操作上较灵[ 7] 刘伟，王建强，谢安进，等.215MW机组供热改造后的 活，而高背压供热改造后的机组在全厂联动控制 下，也可实现供热和发电的控制。
(3)
能力。高背压供热改造投资较高，但高背压供热 改造后机组在发电量，发电煤耗上优势明显，机
收稿日期：2016-10-12组的收益也更高。
作者简介：沈峰(1984)，男，工程师，主要从事火电机组汽(4) 为了充分利用机组排汽余热、提高供热
控制策略及运行[J].浙江电力，2014,33(1):38-42.
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力特性研究[J].热力发电，2015,44(4):17-21.热，2014(4):-66.
[9] 张玉中.浅析集中供热系统运行调节方案[J].区域供
2种改造方案均可以大幅提升机组的供热
能力、降低发电煤耗，200 MW机组三缸三排汽 供热机组采用高背压供热改造是更好的选择。
轮机热力性能诊断、节能及优化调整工作。
(本文编辑：张彩）
(上接41页）
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京：中国电力出版社，2013.
收稿日期：2016—12—01
作者简介：刘江明（1978)，男，高级工程师，高级技师，主要 从事高电压试验、研究和管理工作。
(本文编辑：方明霞）
