董男
中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局海口分局 海南海口 460106
摘要：一起沿海站内避雷器发生温度升高和沿面放电的典型案例，通过红外测温及紫外成像等检测手段，分析了温度升高的原因和紧急程度，排除了避雷器内部老化或发热，避免了一次不必要的500kV联网通道停运。
关键词：避雷器；红外测温；紫外成像；绝缘老化
引言：避雷器作为电压至热型电力设备，由于其内部老化与受潮有可能反应到温度升高，一旦发生将引起高度重视，并且通常采用紧急停运方式进行处置，但是避雷器外绝缘发生积盐和脏污引发沿面放电同样会引起表面温度升高，此种情况下可以综合考虑紧急程度决策更为合理的处置方式，避免不必要的重要线路通道的停运，而紫外成像对于设备外绝缘放电评估是一种非常有效的方式，有一定的实际研究意义。
海南联网工程某500kV站型号为3EP3 444-5PK54-2UA1 瓷套外绝缘金属氧化物避雷器，单相共计四节，于2009年6月30日投运，2019年3月10日（已持续多天雨雾天气）巡维人员发现该避雷器区域电晕放电声增强，以避雷器B相最为强烈，夜间可见明显局部电弧放电（避雷器B相从上向下第二节与第三节连接法兰上部与瓷套连接处）。避雷器三相外瓷套均有星星点点的辉光放电情况。随后通过开展有效的跟踪排查与分析讨论，正确判断设备状态，成功避免了一起不必要的500kV联网通道停运，形成了一起避雷器外绝缘沿面放电及温度异常的排查与分析处置的典型案例：
一、设备安装位置及所处气候和环境：海底电缆终端并联避雷器，海缆终端站地处琼州海峡南岸，近海仅百米，高温高湿高盐分，每年1-3月份持续雨雾天气，设备外绝缘沿面放电问题突出。
二、跟踪排查情况
（一）紫外成像测试与分析：
1、3月10日采用紫外成像仪测试三相避雷器放电光子数，三相外绝缘最大光子数CNT均超过两万，以避雷器B相从上向下第二节与第三节连接法兰处达到峰值。
2、2019年3月12日中午，在天气转晴后，现场直观感受避雷器电晕声明显减小，避雷器区域电晕放电声明显减弱，但是测试三相放电光子数CNT最大部位依然在一万以上。
可以看出随着天气转晴，空气湿度下降，避雷器B相及A、C相紫外成像中放电光子量明显下降。初步判断造成避雷器沿面放电主要原因为：表面积盐在水分的作用下生成了游离的导电离子，降低了瓷裙表面绝缘强度，而在天气转晴后绝缘强度得到恢复，放电明显减弱。
3、2019年3月12日下午16时，再次出现雨雾天气，现场感受到电晕放电声恢复前两天类似的情况，采用紫外测试仪整体开展了测试，三相避雷器紫外测试数据沿外套从上向下。
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可以看出紫外成像光子数，三相避雷器均呈现统一的大致规律，即从上节至下节放电光子数先增大再减小，大概在第二、三节连接法兰处达到峰值，这也印证了紫外成像及夜巡发现避雷器B相第二、第三法兰处放电最为强烈。
（二）红外成像测试与分析：
1、2019年3月11日与3月12日现场开展了避雷器三相红外测温，可以看出由于天气转晴，三相避雷器温度较前一日均有所升高，11日相间温差为2.1℃，12日相间温差为1.4℃。
2、3月13日避雷器夜间开展红外测温（测试时环境温度24℃），显示避雷器B相从上向下第二节与第三节连接法兰上部与瓷套连接处温度与A、C两相相同部位平均偏差达7.7℃，经过反复多角度测量，发现沿B相该连接部位沿瓷套圆周移动180°对侧法兰面未发生电弧放电时温度为28℃，起弧之后温度升高为34.1℃；避雷器B相未发生局部沿面放电位置（28℃）平均较A、C两相高3℃左右，并且三相避雷器均大概呈现从上向下外瓷套温度逐渐递减的趋势。
（三）夜巡时使用灯光照射观察发现A、B、C三相避雷器PRTV涂层表面整体均有白色不均匀盐污，B、C两相较A相积盐更为严重。
（四）由于该避雷器底座均存在绝缘降低的缺陷，故未能开展运行电压下的交流泄露电流测试。
三、沿面放电及温度异常发生机理分析：
（一）由于该避雷器安装于近海环境，避雷器的伞裙表面聚集了大量的盐分，在干燥状态下不能形成自由导电离子，在出现大的风雨时还有可能被冲刷一部分，但是在毛毛雨、雾、露等不利天气时，积盐将被水分所湿润，电导增大，在工作电压下的泄露电流大增。泄露电流产生热量，一方面使得盐污电导增加，一方面又可能使水分蒸发、污层烘干较快，造成整个外绝缘不同部位电导分布无规律性，电场分布不均，部分电场强度足以引起表面空气的碰撞电离，即开始电晕放电或辉光放电，呈现出来的表象就是：避雷器三相外瓷套均有星星点点的辉光放电情况。
（二）由于瓷套电场强度分布极不均匀，最集中区域的辉光放电很容易转变成有明亮通道的局部电弧放电。放电过程中一方面电弧被拉长，电压尚不足以维持电弧燃烧，电弧即熄灭，另外电流每一周波两次过零点，两重作用促使局部电弧呈现“灭弧-重燃”的交替变化。呈现出来的就是：避雷器B相从上向下第二节与第三节连接法兰上部与瓷套连接处明显的沿面放电。
（三）由于局部放电时，电弧对外绝缘表面的加热造成了避雷器B相沿面放电最显著部位（从上向下第二节与第三节连接法兰上部与瓷套连接处）温度与A、C两相相同部位平均偏差达7.7℃。
（四）由于避雷器B相表面电场分布更为不均，紫外测试放电光子数较A、C相更高与避雷器B相未发生局部沿面放电位置平均较A、C两相高3℃左右的情况相吻合。
结论：分析认为，避雷器B相外绝缘局部温度较A、C两相偏差的原因为局部沿面放电电弧加热所致，避雷器内部不存在过热缺陷，虽然沿面放电长时间恶化是有可能演变成沿面闪络，但是当前沿面放电的电弧长度大大小于缺陷定级标准的1/3绝缘长度，满足设备缺陷定级标准中对于终端避雷器规定：避雷器有局部、间隙性放电现象，构成一般缺陷。考虑该避雷器所在通道为500kV联网通道，承担着重要的负荷及后备作用，当前缺陷尚未达到停运处理的紧急程度，但是结合持续时间较长的雨雾天气，为防止出现设备外绝缘闪络等故障发生，对运维策略进行如下调整：在没有开展避雷器外绝缘停电清污之前，巡维护人员每周1、3、5开展一次避雷器特巡同时开展红外测温及紫外成像测试，密切关注避雷器相间温差、本体温升、外绝缘沿面放电的发展趋势（运维策略原要求为每周开展2次避雷器巡视，每月开展2次红外测温）。
后续利用计划停电机会开展了避雷器三相外绝缘彻底清污，并且消除底座绝缘缺陷、开展避雷器三相电气试验（绝缘电阻、直流1mA电压U1mA及0.75U1mA下的泄漏电流测试），结论与最初预判保持一致，避雷器性能良好，仅为外绝缘盐分过高导致沿面放电。
参考文献：
[1]Q/CSG1206007-2017 电力设备检修试验规程[S].
[2]《变电一次设备缺陷定级标准（运行分册）》（南方电网公司生技函〔2018〕20号附件1）[S].
[3]李景禄，林冶，于建龙，等，高电压技术[J]，北京.中国水利水电出版社，2008.
董男（1988-），男，工作单位：中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局海口分局，变电检修技师，电气试验技师，工程师，主要从事变电一次专业检修试验管理工作