相位角阈值判断法在避雷器带电测试中的应用

刘 钊，刘胜军，刘小琰

（国网河北省电力有限公司保定供电分公司，河北 保定 071000）

对于避雷器泄漏电流带电测试数据结果分析，传统方法是在测试方法和测试环境相同的条件下，从全电流和阻性电流2 个状态量的横向、纵向对比来分析判断[1]。但是传统分析判断方法依赖于状态量的初值，换而言之就是无法对初值进行判断。研究人员利用数理统计及概率论等方法，整理分析了10余年来大量避雷器带电检测数据的分布规律，提出了以相位角判断110 kV单节避雷器检测结果的阈值判断法—即110 kV 单节避雷器相位角注意值为80°，警示值为76°。该方法分别通过了实验室模拟环境和变电站真实运行条件下的验证[1]。目前阈值判断法已作为企业标准列入Q/GDW 11369—2019《避雷器泄漏电流带电检测技术现场应用导则》全国推广执行。

1 故障概况

2020年7月18日，对某110 kV变电站进行避雷器泄漏电流带电测试时，发现110 kV 111间隔U、V两相避雷器相位角超过导则规定注意值并接近警示值[2]，全电流及阻性电流略有增长但在合格范围以内。故障设备基本参数如下：金属氧化物避雷器型号：YH10W-102/266W1；出厂日期：2015 年8 月。测试当天晴，测试环境温度29℃，湿度51%。

2 故障原因分析

2.1 带电测试

由于2019年以后111间隔一直处于热备用状态，即111间隔断路器分位，111间隔线路、避雷器、电流互感器带电且处于同一电压作用下，所以2019年以后的测试均采用容性设备电流互感器电容电流法，即测试仪的参考信号从同间隔电流互感器末屏处提取[1]。

运行人员发现111间隔V相避雷器存在缺陷后，在2020 年9 月27 日对该组避雷器进行了追踪复测，复测结果与初值如表1所示，表1中状态量Ix为全电流，Ir1p为阻性电流基波分量，φ为相位角。ΔIx(%)、ΔIr1p(%) 、Δφ(%)分别表示全电流、阻性电流基波分量、相位角（2020年9月17日数据较2019年8月1日数据的增长量）。

由表1 数据可知，U 相与V 相避雷器相位角已经小于导则中规定80°的注意值，并且V相数据已经接近76°警示值，其相位角增量超过导则规定3°的注意值[2]。由表2数据可知全电流和阻性电流增量各相均在合格范围内。基于导则中规定的相位角绝对值判断标准可初步判断该组避雷器存在缺陷。

表2 间隔避雷器泄漏电流带电测试数据增量

2.2 停电检查

基于111 间隔避雷器带电测试结果超标，在2020 年12 月4 日将该组避雷器停电进行全面检查、试验，包括外观检查，本体及底座绝缘电阻测量，直流泄漏试验及解体检查。其中避雷器外观检查、本地及底座绝缘电阻测量未见异常。检查当天晴，环境温度7 ℃，湿度42%。

2.2.1 直流泄漏试验

测试人员首先在架构上对避雷器进行直流泄漏试验发现数据超标。由于避雷器架构距离变电站墙较近且设备表面脏污，为避免测试线角度以及设备表面脏污引入的误差，测试人员将避雷器从架构拆下并擦拭干净后进行复测，试验结果如表3 所示。

表3 间隔避雷器直流泄漏试验数据

由表3 和表4 数据可知，V 相避雷器直流1 mA参考电压146.7 k，不符合国标≥148 kV的规定[3]。另外，U 相与V 相避雷器0.75U1mA泄漏电流分别超过标准50 μA，且C相0.75U1mA泄漏电流增量61.4%超过规程30%的注意值[4]。根据本结果可以判定该组避雷器确实存在缺陷，可能是内部受潮或者阀片老化引起的。

表4 间隔避雷器直流泄漏试验数据初值差

2.2.2 解体检查

对该组避雷器进行更换后，将退运设备运回高压试验大厅进行解体检查。解体过程中并未在金属顶盖处发现受潮和放电痕迹。将V 相避雷器本体绝缘破坏后，发现下法兰内表面有轻微锈蚀，将阀片及金属垫片取出后发现有零星水渍，个别阀片边釉破损。U、W两相受潮情况不太明显。

2.3 故障原因

综合带电测试，停电检查试验以及解体检查结果综合分析，可以判定这是一起由于避雷器本体密封不良引起受的受潮缺陷。由于潮气侵入导致避雷器本体绝缘性能下降，泄漏电流大幅增长。同时，受潮导致阀片加速老化，改变避雷器伏安特性，从而使1 mA直流参考电压小于规程规定。

3 结束语

相对于传统全电流和阻性电流判断法而言，相位角阈值判断法既能通过与上次试验结果对比进行判断又能通过绝对值直接判断，更直观方便，更有利于试验人员快速发现状态不良设备，值得推广应用。但是，对于缺陷类型的判断，还需更多数据和缺陷实例进行研究总结。

对于110 kV及以下电压等级避雷器泄漏电流带电测试数据的判断标准和依据主要有以下7种，这7种方法要综合判断分析，当有其中1 项或多项数据异常，则需要结合其他手段如红外测温、高频局部放电检测、停电试验手等段进行验证。

全电流数值应该与避雷器底座泄漏电流表读数一致；

全电流纵向对比：初值差≤20%（注意值）；

全电流横向对比：同厂家、同批次、同相位平均互差≤70%（注意值）；

阻性电流纵向对比初值差≤50%（注意值）、初值差≤100%（警示值）；

阻性电流横向对比：同厂家、同批次、同相位平均互差≤70%（注意值）[1]；

相位角绝对值≥80°（注意值）、绝对值≥76°（警示值）；

相位角纵向对比：初值差≤3°（注意值）[1]。