1 引言

　　MOA（ 交流無間隙金屬氧化物避雷器） 是用來限制由雷電過電壓或操作過電壓引起的內(nèi)部過電壓的一種電氣設備。如果MOA 存在故障，不但無法起到保護作用，還可能會影響其他設備的運行，引發(fā)事故。因此，MOA 能否可靠運行，是關系到電力系統(tǒng)安全運行的一項重要因素。

　　對運行中的MOA 進行紅外診斷是電力設備狀態(tài)評估和帶電診斷行之有效的技術(shù)手段和重要方法。電力設備的紅外診斷工作具有不停電、不取樣、不接觸、直觀、準確、靈敏度高及應用范圍廣等優(yōu)點，可以準確地判斷設備內(nèi)部故障，對保證電網(wǎng)安全運行和提高設備運行可靠率有重要作用。

　　合肥供電公司在迎峰度夏大負荷期間對110kV 設備進行特巡，通過紅外測溫技術(shù)發(fā)現(xiàn)并及時處置了一起110kV MOA 發(fā)熱故障。

　　2 故障現(xiàn)象及處理

　　合肥供電公司在2010 年7 月下旬對電纜特巡過程中，利用TI50 紅外熱像儀進行紅外普測，發(fā)現(xiàn)一條110kV 電纜線路終端塔避雷器A 相發(fā)熱，高于其它兩相2K。雖然溫差不大，但對于電壓致熱型設備而言，已超出0. 5 － 1K 的標準要求。因此于30 日晚組織對該組避雷器再次進行了測溫，發(fā)現(xiàn)A 相避雷器整體溫度偏高，溫度為42. 6℃，溫差為8K。

　　其熱像特征為： 以避雷器中下部為中心發(fā)熱，尤其中間的兩片傘裙處明顯發(fā)熱，熱像特征較為明顯。

　　故障特征應為： 避雷器表面臟污、整體受潮或閥片老化、劣化，可見光未見明顯異常，屬電壓致熱型缺陷。

　　根據(jù)DL /T 664 － 2008《帶電設備紅外診斷應用規(guī)范》規(guī)定，判斷設備存在缺陷，其缺陷性質(zhì)為危急缺陷，必須盡快停電處理，進一步診斷缺陷的原因。

　　該缺陷于2010 年8 月初進行了處理，對該組避雷器全部進行了更換。

圖1 110kV 避雷器發(fā)熱紅外及可見光圖片

　　3 故障設備試驗分析

　　為進一步研究確定A 相發(fā)熱的原因，試驗人員于2010 年8 月9 日對更換的三只避雷器進行全項目試驗，試驗項目有運行電壓下的紅外診斷、絕緣電阻、U1mA及75% U1mA電壓下的泄漏電流測量。測量絕緣電阻和運行電壓下的全電流，檢驗MOA 內(nèi)腔受潮是相當靈敏的； 測量U1mA及75% U1mA電壓下的電流變化，檢驗MOA 的閥片劣化是相當靈敏的。

　　3. 1 對三相避雷器表面不進行任何處理，其三相試驗結(jié)果如表1 所示。

表1 避雷器原始試驗數(shù)據(jù)

　　《安徽電網(wǎng)電力設備預防性試驗規(guī)程》規(guī)定： 35kV 以上避雷器，其絕緣電阻不低于2500MΩ。

　　1mA 電壓值U1mA與初始值比較，變化應不大于± 5%。0. 75U1mA電壓下的泄漏電流應不大于50μA。也就是說，在電壓降低25%時，合格的MOA 的泄漏電流大幅度降低，從1000μA 降至50μA 以下。

　　試驗結(jié)果，A 相避雷器絕緣電阻明顯偏低，泄漏電流也偏大，這兩項指標都超出規(guī)程規(guī)定的范圍，不合格。

　　3. 2 絕緣電阻和U1mA及75% U1mA電壓下電流變化的分析

　　絕緣電阻主要取決于閥片內(nèi)部絕緣部件和瓷套。如果避雷器的絕緣電阻顯著降低，說明避雷器密封不良，內(nèi)部元件已經(jīng)受潮。測量絕緣電阻時，應把避雷器表面揩擦干凈，防止表面潮氣、塵垢和污穢等影響測量的正確性。為了消除設備表面對試驗結(jié)果的影響，在對避雷器表面進行丙酮擦拭，并等其干燥后進行試驗，其結(jié)果如表2 所示。

表2 避雷器污穢清除后的試驗數(shù)據(jù)

　　通過試驗發(fā)現(xiàn)： 原絕緣電阻較低的避雷器在表面處理后，絕緣電阻大幅的上漲，滿足規(guī)程要求，但與另外兩相相比仍存在較大差異。其泄漏電流在表面處理后也有所下降，但仍在規(guī)程規(guī)定的范圍之外。

　　結(jié)果表明好的避雷器外絕緣的臟污情況對避雷器的本身性能沒有很大的影響，而差的避雷器性能則隨著外絕緣的情況存在較大的差異。

圖2 避雷器清除臟物前

圖3 避雷器清除臟物后

　　3. 3 通電試驗時的紅外測溫

　　在絕緣電阻和U1mA及75%U1mA電壓下泄漏電流試驗后，基本上排除了表面臟污、受潮的影響，為了進一步判斷設備的發(fā)熱原因，在保證設備絕緣在合格范圍的前提下，對三相避雷器通以運行電壓（ 63kV） ，持續(xù)時間在30 分鐘及以上，觀察其運行中的發(fā)熱現(xiàn)象，目的是為了考察避雷器內(nèi)部閥片是否存在劣化、老化現(xiàn)象，紅外診斷測溫結(jié)果如圖4 所示。

圖4 通電試驗時A、B、C、D相避雷器紅外測溫

　　在通電一段時間后，再進行避雷器絕緣電阻及泄漏電流測量，發(fā)現(xiàn)B、C 相仍然沒有明顯變化，而A 相避雷器的絕緣電阻已降至2000MΩ，泄漏電流也有所增加。從而得知避雷器的閥片已經(jīng)不能再繼續(xù)承受運行電壓的考驗。

　　由圖4 可以看出，對其三相避雷器進行相間比較，A 相的溫度明顯高于其他兩相，而且對A 相整體進行比較發(fā)現(xiàn)其中間兩片傘裙處溫度明顯高于其他部位，因此懷疑是A 相避雷器內(nèi)部閥片存在劣化或受潮的可能性。為進一步確認A 相避雷器發(fā)熱，對A、B 兩相進行逐一比較，如圖5 所示。

圖5 通電試驗時A、B相避雷器紅外測溫對比

　　4 故障原因分析

　　正常狀態(tài)下，金屬氧化物避雷器（ MOA） 有一定阻性電流分量，因此熱像特征表現(xiàn)為整體輕度發(fā)熱。

　　其中小型瓷套封裝的結(jié)構(gòu)，熱點一般在中部偏上，且基本均勻； 較大型瓷套封裝的結(jié)構(gòu)，熱點通?？拷喜壳也痪鶆虺潭容^大； 中性點非直接接地系統(tǒng)的避雷器，只在單相接地故障狀態(tài)下才發(fā)熱。

　　在受潮或氧化鋅電阻片老化狀況下，MOA 發(fā)熱一般都以整體元件發(fā)熱為特征。故障初期，首先引起故障元件自身發(fā)熱增加。受潮嚴重后，對于多元件結(jié)構(gòu)的MOA 而言，可引起非故障元件發(fā)熱超過故障元件發(fā)熱。受潮發(fā)熱常表現(xiàn)出局部熱特征，而且一般為個別元件。老化則通常具有整相或多個元件普遍發(fā)熱的特征。但是如果各氧化鋅電阻片老化程度不同，也可表現(xiàn)為分布電壓不均勻和局部發(fā)熱輕重程度不一的特征。當應用紅外成像方法對各類MOA 進行故障診斷時，如果根據(jù)上述熱像特征發(fā)現(xiàn)有不正常的發(fā)熱、局部溫度升高或降低，或有不正常的溫度分布，則可判定為異常，應該引起注意，或者跟蹤監(jiān)測，進行其他試驗等。如果作相間互比，則當溫升相差一倍以上時，可判定為危險故障，應盡快安排處理。假如沒有發(fā)現(xiàn)明顯故障特征，則可按DL /T 664 － 2008《帶電設備紅外診斷應用規(guī)范》中所列的正常溫升上限值來判定有無故障。對于110kV 及以上電壓等級的避雷器，溫升超過上述相應表中所列數(shù)值一倍以上時，應盡快處理。

　　本次110kV MOA 故障產(chǎn)生的原因通過試驗結(jié)果可以得知：

　　（ 1） 受潮。避雷器密封不良或漏氣，有可能是避雷器的密封圈或外絕緣材料在澆注過程中存有氣泡或間隙，由于加工的原因所致從而使得避雷器整體受潮，在本只避雷器中則集中體現(xiàn)在中間部位。

　?。?2） 外絕緣的損壞。外絕緣材質(zhì)的好壞，以及在運輸、安裝過程中造成的外絕緣損傷也會造成避雷器整體性能劣化。通過對外絕緣的表面處理，其試驗的結(jié)果存在著較大的差異。

　?。?3） 閥片質(zhì)量。閥片的質(zhì)量決定著避雷器的工作性能，閥片的老化主要原因是材質(zhì)的問題，其次是閥片的均一性問題，使電位分布不均勻。

　　（ 4） 外絕緣的臟污加劇性能差的避雷器功能進一步惡化，因此外絕緣的好壞也是避雷器整體劣化變化程度的表現(xiàn)。

　　閥片在運行中老化、劣化都可以通過預防性試驗來發(fā)現(xiàn)，從而防止避雷器在運行中的誤動作和爆炸等事故。          通過本次分析試驗結(jié)果判斷，中支一線A 相避雷器存在著劣化現(xiàn)象，其正在朝著嚴重劣化的趨勢發(fā)展。當這只避雷器繼續(xù)在電網(wǎng)中運行一段時間后，由于部分閥片首先劣化，從而造成避雷器參考電壓下降，阻性電流和功率損耗增加，由于電網(wǎng)電壓不變，則避雷器內(nèi)其正常的閥片荷電率（ 荷電率為避雷器運行相電壓的峰值與其直流參考電壓或工頻參考電壓峰值之比） 增高，負擔加重，導致老化速度加快，并形成惡性循環(huán)，終將會導致避雷器發(fā)生炸裂。

　　5 結(jié)束語

　　通過對運行中的MOA 進行紅外診斷是電力設備狀態(tài)評估和帶電診斷的行之有效的技術(shù)手段，利用紅外測溫儀測出的MOA 的表面各部分的溫度進行相間、上下元件和同類設備間的相互比較，根據(jù)熱像特征發(fā)現(xiàn)有不正常的發(fā)熱或不正常的溫度分布，可較為準確地判斷避雷器有老化、受潮以及表面污穢等缺陷，以免故障進一步惡化而引起事故的發(fā)生。

　　本次避雷器紅外診斷是有效的工作，通過細致的工作，及時發(fā)現(xiàn)了設備故障，避免了一起事故的發(fā)生。同時本次紅外診斷又是成功的工作經(jīng)驗，為今后電力設備電壓型致熱的紅外診斷提供了參考。