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摘要：本文通过对辖区内2座220KV变电站两组110KV无间隙ZnO避雷器在运行中发现缺陷后的带电检测及诊断性电气试验分析，对缺陷情况进行了分析判别，并总结相关的技术分析经验，对ZnO避雷器状态检修实施的必要性进行了阐述。
关键词：无间隙ZnO避雷器带电检测诊断试验 缺陷分析
Abstract: Within the jurisdiction of a 220 KV substations 2 two groups of 110 KV no clearance ZnO lightning arrester in operation of the defects found after charged detection and diagnosis of electrical test analysis, the paper analsizes the defects discriminated and summarizes overhaul necessity on爀攀氀愀琀攀搀 technical experience on ZnO lightning arrester state .
Key Words: no clearance ZnO lightning arrester charge detection diagnosis test defect analysis
中图分类号：TG707文献标识码：A文章编号：
前言：
避雷器作为一种重要的过电压保护设备,其性能的优劣对电气设备的安全运行起着重大作用,在我省的系统过电压保护设备配置中,ZnO避雷器因具有保护比小、通流量大、非线性性能好等优点,已逐步取代碳化硅避雷器而处于主流配置地位。因此对无间隙ZnO避雷器的检修维护就提出了相应的技术要求。
目前江苏南通地区的氧化锌避雷器主要为无间隙氧化锌避雷器，对于早期投运的氧化锌避雷器其电阻阀片长期承受运行电压，不同程度的出现老化现象。
假如氧化锌避雷器的非线型电阻阀片出现劣化，将会使正常对地绝缘水平降低，工作电压下全泄漏电流中的有功分量增大，直至发展成为氧化锌避雷器的击穿损坏爆裂，从而导致电网稳定运行状态的破坏。省内外也屡有通报出现氧化锌避雷器爆炸的事故。
因此加强氧化锌避雷器运行状态下的带电检测，并结合停电计划对其中存在数据异常增量达“注意值”的设备进行诊断试验以便对其阀片性能和内部绝缘状况作定量分析是具有十分重要的意义的。
一、无间隙ZnO避雷器的带电检测手段和缺陷分析
1、 目前金属氧化物避雷器不停电检测的主要手段有两种。
一是避雷器计数器泄漏电流表读数检测，再则是使用专用检测仪器定期或不定期进行带电测试。ZnO避雷器计数器泄漏电流表在线检测装置在江苏地区电力系统变电所及大电力用户单位得到广泛运用。ZnO避雷器不停电检测测得泄漏电流包含两部分电流：阻性电流分量和容性电流分量。其中，阻性电流对反映阀片的老化、受潮比较灵敏，而容性电流是阀片间电容产生的。
阻性电流占全泄漏电流比例较小。因此计数器泄漏电流表读数中，阻性电流变化不易通过全泄漏电流变化体现出来。对监视避雷器的老化和受潮等作用不太明显。但是，一旦全泄漏电流变化较大，在排除污染及其他影响前提下，就能判断避雷器内部肯定存在严重缺陷，必须停电检查处理。
为了及时发现ZnO避雷器在运行中受潮、老化及其他隐患,从90年代初期，江苏南通地区逐步开展了对ZnO避雷器带电检测的工作。至目前为止，该项测试工作已作为例行试验项目常规开展。结合电力系统目前开展实施的设备状态检修要求,ZnO避雷器带电检测或在线检测将成为ZnO避雷器设备定性检测的基本手段。
2、 案例分析：
2008年11月初，220KV刘桥变电所运行值班员巡视中发现2#主变110KV侧避雷器C相计数器全泄漏指示数值出现满偏的现象，而其它两相相对正常。检修试验人员随即进行了该组避雷器的带电测试，
由表2数据根据<<规程>>可知,该组避雷器的C相数据严重超标。从其持续运行电压下的全泄漏电流、阻性电流及工频参考电压的测试值来看，避雷器的ZnO阀片已劣化或内部受潮。
结合07、08年以来带电测试数据（表3）及本次故障设备试验结果分析。可见该组避雷器的故障原因并非在持续运行中逐步老化导致阀片性能下降，而很可能是受潮引起的。
根据MIS2.0系统中绝缘监督目录下的历史试验报告（表4）发现,该组设备于2008年4月进行了预防性试验,并且试验数据合格,无异常增量。
由此,基本可以推测:
220KV刘桥变2#主变110KV侧避雷器C相的故障原因为2008年4月至11月期间因顶部密封存在缺陷导致水气入侵,从而使得避雷器阀片受潮,最终引起全泄漏电流及其阻性分量出现明显增量。
二、无间隙ZnO避雷器例行试验及诊断性试验方法及缺陷案例分析。
南通地处滨江临海，每年都有相当数量的大气过电压即雷电作用于电网，作为保障电网安全可靠运行的重要电气设备，无间隙ZnO避雷器的性能好坏一方面影响到其限制过电压的能力；另一方面避雷器本身如果发生故障将直接影响到与其相关的电气设备、线路或变电所供电的可靠稳定运行。因此及时准确对其缺陷进行诊断分析具有重要意义。
根据国网公司及江苏省供电公司输变电设备状态试验规程要求，目前无间隙ZnO避雷器例行试验及诊断性试验主要通过检测其以下性能参数表表征：
持续运行电压下的全电流和阻性电流
1mA阻性电流时的电压
1mA直流泄漏电流时的直流参考电压U1mA
4、75%U1mA下的直流泄漏电流
笔者结合近期的一次220KV氧化锌避雷器缺陷，进行该类设备缺陷检查诊断分析技术的探讨。
2008年12月18日，南通220KV闸东变电所1＃主变及附属设备进行预防性试验。在进行1＃主变220KV侧避雷器例行试验时发现，该组避雷器C相上节的绝缘电阻和75％直流参考电压下的泄漏电流明显異常，并且超标（试验数据如下表5所示）。
设备铭牌：
制造厂：抚顺电瓷厂型号规格：Y10W1-200/520
出厂日期：1996－08－11安装日期：1997－11－05
投运日期：1997－12－12
从06年至08年的带电测试数据可知C相避雷器存在每年3％的阻性电流百分比增量，其运行电压下阻性分量增量达到了15％/年，结合本次例行试验直流泄漏电流超标情况可知，该相避雷器增量主要来自C相上节避雷器。
无间隙金属氧化物避雷器的阻性电流分量增大原因，主要是由于内部绝缘受潮和阀片电阻电气性能劣化造成的。
通过现场检查避雷器的顶部密封情况可初步排除内部绝缘受潮的可能性。根据最近几年的带电测试数据所反映出的持续增量来看，判定：1#主变220KV侧避雷器C相上节避雷器存在阀片电阻劣化缺陷。
处理情况：现场将C相避雷器整组进行了更换，送电投运后带电测试情况正常（数据见表7所示）
无间隙氧化锌避雷器的阀片为分片叠装结构，由于每片阀片的均一性差异，将使电位分布不均匀，运行一段时间后，可能会有部分阀片首先劣化，造成避雷器参考电压下降，阻性电流和有功损耗增加。由于电网电压不变，其他阀片负担加重。而阻性分量及有功损耗的增大有进一步导致老化速度加快，从而形成恶性循环，最终导致该节避雷器的电气特性和物理性能发生不可逆的劣化。情况严重的可能会导致避雷器爆炸，危机人身设备安全，破坏系统稳定运行。
所幸本次试验中对该节避雷器的缺陷及时发现而未至于使其劣化发展至引起设备事故的程度。但是对于避雷器这一保障系统安全运行的重要设备的隐患排查和缺陷分析应给予足够重视。
三、技术总结：
无间隙ZnO避雷器作为过电压保护元件，对电力系统的可靠运行具有极其重要的意义。因此，对其电气性能和物理特性是否工作于正常状态，应采取区别于计划停电试验的更为有效的檢测手段。结合状态检修的有关要求，对于运行年限较长或带电测试中检测数据有较大增量的，应结合状态检修规程实施导则的有关“注意值”要求，及时采取有效措施，判明增量原因，确定缺陷类型，以确保ZnO避雷器对电网安全运行的保障作用。
通过对以上避雷器故障案例的分析，本人结合状态检修工作提出以下注意事项。
为保证测试数据的一致性，应在气象条件接近的情况下进行测试。
鉴于ZnO避雷器阀片的非线性特性，对于阻性电流百分比虽小于规程要求的25％，但是有逐年明显增加趋势的避雷器，应加强运行中全泄漏电流监测。
运行人员或状态检修巡视，对于泄漏电流在线检测装置（雷击
计数器），应仔细检查其指示值是否平衡及外观有无进水受潮
或表针卡涩等缺陷。如有异常应立即进行报缺处理。
对于系统运行时间达到或接近年限的，应结合技改和反措计
划，利用计划停电机会予以更换。
对于停电试验中，避雷器底座绝缘电阻数值较低的，在状态检
修巡视巡查中，应重点检查其底座外观的老化情况，如有破损
应结合停电计划更换。
四、结语
为了及时发现避雷器的受潮、老化及其它隐患，带电测试避雷器的全泄漏电流及阻性电流分量可在不停电的情况下了解ZnO避雷器运行性能，及时发现异常现象和事故隐患，对于存在异常和超过标准规定的检测结果应作出正确判断，及时停电或结合计划停电进行直流试验和持续运行电压下的交流试验，进一步通过全面的测试对避雷器的实际状况作出客观综合的分析，以便采取预防措施，防止事故扩大造成经济损失，保证电网的安全可靠运行。
五、参考文献：
《氧化锌避雷器泄漏电流在线监测的试验研究》。贺景亮，《高压电器》1992(3)
《用向量补偿测试氧化锌避雷器泄漏电流及其有功分量》。王永勇，《高电压技术》1992(4)
《江苏省输变电设备交接预防性试验规程》
《江苏省输变电设备状态检修试验规程》
《江苏省输变电设备状态检修试验规程实施细则》
作者： 马苏江苏省电力公司检修分公司南通分部电气试验高级技师
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：无间隙ZnO避雷器带电检测诊断试验 缺陷分析
Abstract: Within the jurisdiction of a 220 KV substations 2 two groups of 110 KV no clearance ZnO lightning arrester in operation of the defects found after charged detection and diagnosis of electrical test analysis, the paper analsizes the defects discriminated and summarizes overhaul necessity on爀攀氀愀琀攀搀 technical experience on ZnO lightning arrester state .
Key Words: no clearance ZnO lightning arrester charge detection diagnosis test defect analysis
中图分类号：TG707文献标识码：A文章编号：
前言：
避雷器作为一种重要的过电压保护设备,其性能的优劣对电气设备的安全运行起着重大作用,在我省的系统过电压保护设备配置中,ZnO避雷器因具有保护比小、通流量大、非线性性能好等优点,已逐步取代碳化硅避雷器而处于主流配置地位。因此对无间隙ZnO避雷器的检修维护就提出了相应的技术要求。
目前江苏南通地区的氧化锌避雷器主要为无间隙氧化锌避雷器，对于早期投运的氧化锌避雷器其电阻阀片长期承受运行电压，不同程度的出现老化现象。
假如氧化锌避雷器的非线型电阻阀片出现劣化，将会使正常对地绝缘水平降低，工作电压下全泄漏电流中的有功分量增大，直至发展成为氧化锌避雷器的击穿损坏爆裂，从而导致电网稳定运行状态的破坏。省内外也屡有通报出现氧化锌避雷器爆炸的事故。
因此加强氧化锌避雷器运行状态下的带电检测，并结合停电计划对其中存在数据异常增量达“注意值”的设备进行诊断试验以便对其阀片性能和内部绝缘状况作定量分析是具有十分重要的意义的。
一、无间隙ZnO避雷器的带电检测手段和缺陷分析
1、 目前金属氧化物避雷器不停电检测的主要手段有两种。
一是避雷器计数器泄漏电流表读数检测，再则是使用专用检测仪器定期或不定期进行带电测试。ZnO避雷器计数器泄漏电流表在线检测装置在江苏地区电力系统变电所及大电力用户单位得到广泛运用。ZnO避雷器不停电检测测得泄漏电流包含两部分电流：阻性电流分量和容性电流分量。其中，阻性电流对反映阀片的老化、受潮比较灵敏，而容性电流是阀片间电容产生的。
阻性电流占全泄漏电流比例较小。因此计数器泄漏电流表读数中，阻性电流变化不易通过全泄漏电流变化体现出来。对监视避雷器的老化和受潮等作用不太明显。但是，一旦全泄漏电流变化较大，在排除污染及其他影响前提下，就能判断避雷器内部肯定存在严重缺陷，必须停电检查处理。
为了及时发现ZnO避雷器在运行中受潮、老化及其他隐患,从90年代初期，江苏南通地区逐步开展了对ZnO避雷器带电检测的工作。至目前为止，该项测试工作已作为例行试验项目常规开展。结合电力系统目前开展实施的设备状态检修要求,ZnO避雷器带电检测或在线检测将成为ZnO避雷器设备定性检测的基本手段。
2、 案例分析：
2008年11月初，220KV刘桥变电所运行值班员巡视中发现2#主变110KV侧避雷器C相计数器全泄漏指示数值出现满偏的现象，而其它两相相对正常。检修试验人员随即进行了该组避雷器的带电测试，
由表2数据根据<<规程>>可知,该组避雷器的C相数据严重超标。从其持续运行电压下的全泄漏电流、阻性电流及工频参考电压的测试值来看，避雷器的ZnO阀片已劣化或内部受潮。
结合07、08年以来带电测试数据（表3）及本次故障设备试验结果分析。可见该组避雷器的故障原因并非在持续运行中逐步老化导致阀片性能下降，而很可能是受潮引起的。
根据MIS2.0系统中绝缘监督目录下的历史试验报告（表4）发现,该组设备于2008年4月进行了预防性试验,并且试验数据合格,无异常增量。
由此,基本可以推测:
220KV刘桥变2#主变110KV侧避雷器C相的故障原因为2008年4月至11月期间因顶部密封存在缺陷导致水气入侵,从而使得避雷器阀片受潮,最终引起全泄漏电流及其阻性分量出现明显增量。
二、无间隙ZnO避雷器例行试验及诊断性试验方法及缺陷案例分析。
南通地处滨江临海，每年都有相当数量的大气过电压即雷电作用于电网，作为保障电网安全可靠运行的重要电气设备，无间隙ZnO避雷器的性能好坏一方面影响到其限制过电压的能力；另一方面避雷器本身如果发生故障将直接影响到与其相关的电气设备、线路或变电所供电的可靠稳定运行。因此及时准确对其缺陷进行诊断分析具有重要意义。
根据国网公司及江苏省供电公司输变电设备状态试验规程要求，目前无间隙ZnO避雷器例行试验及诊断性试验主要通过检测其以下性能参数表表征：
持续运行电压下的全电流和阻性电流
1mA阻性电流时的电压
1mA直流泄漏电流时的直流参考电压U1mA
4、75%U1mA下的直流泄漏电流
笔者结合近期的一次220KV氧化锌避雷器缺陷，进行该类设备缺陷检查诊断分析技术的探讨。
2008年12月18日，南通220KV闸东变电所1＃主变及附属设备进行预防性试验。在进行1＃主变220KV侧避雷器例行试验时发现，该组避雷器C相上节的绝缘电阻和75％直流参考电压下的泄漏电流明显異常，并且超标（试验数据如下表5所示）。
设备铭牌：
制造厂：抚顺电瓷厂型号规格：Y10W1-200/520
出厂日期：1996－08－11安装日期：1997－11－05
投运日期：1997－12－12
从06年至08年的带电测试数据可知C相避雷器存在每年3％的阻性电流百分比增量，其运行电压下阻性分量增量达到了15％/年，结合本次例行试验直流泄漏电流超标情况可知，该相避雷器增量主要来自C相上节避雷器。
无间隙金属氧化物避雷器的阻性电流分量增大原因，主要是由于内部绝缘受潮和阀片电阻电气性能劣化造成的。
通过现场检查避雷器的顶部密封情况可初步排除内部绝缘受潮的可能性。根据最近几年的带电测试数据所反映出的持续增量来看，判定：1#主变220KV侧避雷器C相上节避雷器存在阀片电阻劣化缺陷。
处理情况：现场将C相避雷器整组进行了更换，送电投运后带电测试情况正常（数据见表7所示）
无间隙氧化锌避雷器的阀片为分片叠装结构，由于每片阀片的均一性差异，将使电位分布不均匀，运行一段时间后，可能会有部分阀片首先劣化，造成避雷器参考电压下降，阻性电流和有功损耗增加。由于电网电压不变，其他阀片负担加重。而阻性分量及有功损耗的增大有进一步导致老化速度加快，从而形成恶性循环，最终导致该节避雷器的电气特性和物理性能发生不可逆的劣化。情况严重的可能会导致避雷器爆炸，危机人身设备安全，破坏系统稳定运行。
所幸本次试验中对该节避雷器的缺陷及时发现而未至于使其劣化发展至引起设备事故的程度。但是对于避雷器这一保障系统安全运行的重要设备的隐患排查和缺陷分析应给予足够重视。
三、技术总结：
无间隙ZnO避雷器作为过电压保护元件，对电力系统的可靠运行具有极其重要的意义。因此，对其电气性能和物理特性是否工作于正常状态，应采取区别于计划停电试验的更为有效的檢测手段。结合状态检修的有关要求，对于运行年限较长或带电测试中检测数据有较大增量的，应结合状态检修规程实施导则的有关“注意值”要求，及时采取有效措施，判明增量原因，确定缺陷类型，以确保ZnO避雷器对电网安全运行的保障作用。
通过对以上避雷器故障案例的分析，本人结合状态检修工作提出以下注意事项。
为保证测试数据的一致性，应在气象条件接近的情况下进行测试。
鉴于ZnO避雷器阀片的非线性特性，对于阻性电流百分比虽小于规程要求的25％，但是有逐年明显增加趋势的避雷器，应加强运行中全泄漏电流监测。
运行人员或状态检修巡视，对于泄漏电流在线检测装置（雷击
计数器），应仔细检查其指示值是否平衡及外观有无进水受潮
或表针卡涩等缺陷。如有异常应立即进行报缺处理。
对于系统运行时间达到或接近年限的，应结合技改和反措计
划，利用计划停电机会予以更换。
对于停电试验中，避雷器底座绝缘电阻数值较低的，在状态检
修巡视巡查中，应重点检查其底座外观的老化情况，如有破损
应结合停电计划更换。
四、结语
为了及时发现避雷器的受潮、老化及其它隐患，带电测试避雷器的全泄漏电流及阻性电流分量可在不停电的情况下了解ZnO避雷器运行性能，及时发现异常现象和事故隐患，对于存在异常和超过标准规定的检测结果应作出正确判断，及时停电或结合计划停电进行直流试验和持续运行电压下的交流试验，进一步通过全面的测试对避雷器的实际状况作出客观综合的分析，以便采取预防措施，防止事故扩大造成经济损失，保证电网的安全可靠运行。
五、参考文献：
《氧化锌避雷器泄漏电流在线监测的试验研究》。贺景亮，《高压电器》1992(3)
《用向量补偿测试氧化锌避雷器泄漏电流及其有功分量》。王永勇，《高电压技术》1992(4)
《江苏省输变电设备交接预防性试验规程》
《江苏省输变电设备状态检修试验规程》
《江苏省输变电设备状态检修试验规程实施细则》
作者： 马苏江苏省电力公司检修分公司南通分部电气试验高级技师
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。