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浅析金属氧化物避雷器的带电检测

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摘要：避雷器作为电网中重要的过电压保护装置，是电力系统安全运行的有力保障。近年来，金属氧化物避雷器（简称“MOA”）以其优越的过电压保护特性而取代了老式的SiC避雷器，在电力系统中得到广泛应用。本文对金属氧化物避雷器的带电检测诊断进行了简要地探析。

关键词：金属氧化物；避雷器；带电检测；诊断

1金属氧化物避雷器带电检测原理

在交流电压下，流过MOA的电流包含阻性电流和容性电流。在正常情况下流过避雷器的主要为容性电流，阻性电流相对较小，仅占很小一部分约为10%～20%，但是，当MOA老化或者阀片受潮后，导致可变电阻阻值下降，阻性电流增大。由于MOA阀片的非线性，阻性电流的变化为非线性，因此MOA运行参数可简化等效为一个可变电阻和一个不变电容的并联电路，如图1所示。

当运行中的MOA受潮或劣化时，等效电容C或电阻R发生变化，从而使得阻性电流IR增大，全电流IX、容性电流IC也将增大，电压电流夹角②准将减小，一般情况下这些变化都可以从避雷器的以下电气参数变化反映出来：在运行电压下，全电流阻性分量峰值的绝对值增大；在运行电压下，全电流谐波分量明显增大；运行电压下的有功功率损耗绝对值增大；运行电压下的全电流的绝对值增大，但不一定明显。可见，当电阻片老化、避雷器受潮、内部绝缘部件受损以及表面严重污秽时，容性电流变化不大，阻性电流大大增加，所以，目前金属氧化物避雷器带电检测的主要手段是带电检测避雷器的阻性电流。

2金属氧化物避雷器带电检测和诊断的方法

2.1带电检测的方法

目前MOA带电检测方法主要分为3类：运行中持续电流检测；红外热像检测；高频局部放电检测。

2.1.1运行中持续电流检测

运行中持续电流检测主要是检测全电流、阻性电流或功率损耗。由于总电流中容性分量比例很大，阻性电流的变化则对电阻片初期老化的反应比较灵敏。采用的带电检测方法主要有电流法、二次电压法等，但目前国内外公认的比较精确、有效的MOA性能检测方法是二次电压法。相关试验表明二次电压法既能测量阻性电流基波分量，也能测量阻性电流各次谐波成分，对避雷器受潮以及电阻片老化情况均能准确判断，且现场使用方便、操作简单，适应MOA各种运行条件。

2.1.2红外热像检测

红外热像检测技术主要是利用红外热像仪探测物体发出的红外辐射，并将物体辐射的功率信号转换成电信号，通过成像装置的输出模拟被扫描物体表面温度的空间分布，得到与物体表面热分布相应的热像图。MOA故障主要包括受潮和老化，一般都以电气元件发热为特征，整体温升增大，相间温差也增大，故障相的温度较正常相偏高，一般通过红外热像仪即能检出设备温度变化。

2.1.3高频局部放电检测

高频局部放电检测技术是指对频率介于3～30MHZ的局部放电信号进行采集、分析、判断的一种检测方法。利用高频钳形电流互感器，直接从避雷器末端抽取放电电流脉冲信号，依据信号的等效时长和等效频率对系统采集到的信号中的各种成分进行分离分类，再将其放电特征与专家库中的放电特征进行比较，能够灵敏的识别设备故障。

2.2带电诊断的方法

对MOA带电检测结果进行判断时，除了参考《电力设备带电检测技术规范》标准规定外，还可以参考以下方法。

2.2.1利用阻性电流与全电流比例关系判断

在持续运行电压下其有功功率损耗（阻性电流IR）比较小，阻性电流IR应小于全电流IX的25%。当MOA阀片老化、受潮或受到破坏，其有功损耗必定增加，阻性电流IR在全电流IX中所占比例明显变大。当10%＜IR／IX＜20%时，一般可判别MOA运行良好；当25%＜IR／IX＜40%，可增加检测频度、密切关注变化趋势，并做数据跟踪分析；当IR／IX在40%以上时，应退出运行，进一步分析故障原因。

2.2.2利用电流超前电压角度判断

当运行中的MOA受潮或劣化时，全电流、阻性电流、容性电流都将增大，但阻性电流的增加远大于容性电流增加量，电压电流夹角准将减小。因此可以通过（90°－相当于介损角）值判断更有效。大多在81°～86°。按“阻性电流不能超过总电流的25%”要求，不能小于75．5°，因此可按照表1对MOA性能进行评价实际上，＜80°时应当引起注意。评价MOA性能时，应考虑直线排列的三相避雷器，相间干扰产生误差：U相值减小2°，W相值增大2°。

2.2.3利用谐波数据分析判断

如果阻性电流占全电流的百分比明显增长，其中，基波的增长幅度较大，谐波的增长不明显，一般表现为污秽严重或内部受潮，如果阻性电流谐波的增长较大，基波增长不明显一般变现为老化。

2.2.4结合红外测温、高频局放进行联合诊断

受潮初期，故障元件自身发热增加；受潮严重后，对于多元件结构的MOA，可引起非故障元件发热超过故障元件发热，表现出局部热特征，引起局部放电效应。老化则表现为整体或多