金属氧化物避雷器（MOA）与传统类型的避雷器相比，具有发生过电压故障后残压低、绝缘配合容易实现、无续流、陡波响应特性好、通流容量大等优点，使得其在电力系统中应用逐渐增多。在电网实际运行中，由于MOA长期受工频电压的作用，以及受雨雪、风沙等自然环境的影响，使其电阻片老化、受潮，出现避雷器温度异常升高缺陷。受潮作为MOA一种主要缺陷，能引起局部放电甚至爆炸，严重威胁电网的安全运行。早期发现受潮缺陷至关重要，因此提高MOA的故障诊断水平，及时发现MOA的缺陷故障，对电网的安全稳定运行具有重要的意义。

目前，MOA诊断的方法主要包括：直流泄漏试验，该方法的缺点是需要停电进行、定期试验、无法准确模拟MOA正常运行条件；在线监测，该方法可在MOA带电运行情况下进行，应用广泛，但目前尚无统一标准，且抗干扰困难；红外热成像法，该方法通过检测MOA的热场温升得出试验数据进行故障诊断，具有不停电、不取样、不接触、直观、准确、灵敏度高、可以大面积扫描成像，易于计算机分析等优点，有利于向设备智能化诊断方向发展。本文以一起500kVMOA缺陷为实例，分析红外热成像技术在金属氧化物避雷器故障诊断中的重要作用^{[1, 2, 3]}。1 缺陷情况

2014-07-29T19：30，某500kV变电站运行人员在巡检测温时发现2号主变压器500kV侧避雷器V相的上节局部出现明显发热现象，红外热成像图如图 1所示。该避雷器型号为Y20W-420/1006，分为上、中、下3节，2012-09-01出厂，2013年9月投运。故障发生时未进行任何操作，未发生任何设备异常及外部故障情况，2号主变压器500kV侧有功功率为-408.14MW。天气情况为阴天、微风、温度22℃。

图1(Figure 1)

图 1 某变电站2号主变压器500kV侧避雷器红外热成像图

通过红外热成像图可以看出，V相上节的最高温度为20.4℃，而U、W2相观测点温度分别为15.7℃和15.3℃，V相与U、W2相的温差达5℃左右。依据《DL/T664—2008带电设备红外诊断技术应用导则》^[4]规定，当温差达到0.5~1℃时，故障特征氧化锌避雷器阀片受潮或老化。2 现场检查情况

对该组避雷器进行全电流、阻性电流测试^{[5, 6]}，测试结果如表 1所示。

表1(Table 1)

表 1 全电流、阻性电流测试数据 mA

表 1 全电流、阻性电流测试数据 mA

从表 1数据可以看出，该避雷器V相的全电流比其他2相增加约54%；与历史数据相比，提高约160%，变化显著。推断缺陷为避雷器V相内部绝缘降低，需停电检查。

停电后，试验人员继续对该组避雷器进行了绝缘电阻、1mA直流电流条件下参考电压U_1mA、0.75倍U_1mA条件下泄漏电流3个项目的直流试验，测试结果如表 2所示。

表2(Table 2)

表 2 直流试验测试数据

表 2 直流试验测试数据

通过表 2数据可以看出，该组避雷器V相上节的绝缘电阻仅为5MΩ；直流1mA电压为40kV（出厂要求值大于188kV）；泄漏电流214A，远大于内蒙古电力（集团）有限责任公司《输变电设备状态检修试验规程》^[7]要求的50A。进一步断定该组避雷器V相上节内部绝缘降低，可能产生了电阻片受潮或击穿损坏情况^{[8, 9]}。3 MOA返厂检查

为了进一步查明故障原因，对MOAV相进行了返厂解体检查。

（1）首先发现该相MOA上节密封圈完好，但上法兰内部锈蚀严重，如图 2所示；上部连接弹簧锈蚀严重，如图 3所示；下法兰有蓝绿色的氧化铜并有电弧灼烧痕迹，如图 4所示。

图2(Figure 2)

图 2 上法兰锈蚀

图3(Figure 3)

图 3 连接弹簧锈蚀

图4(Figure 4)

图 4 下法兰灼烧痕迹

（2）该相MOA上节内部沿瓷套内表面有闪络现象，擦拭有细小的碳粒，如图 5所示；电阻片柱未发生击穿和闪络，但发现其表面附着碳化物，同时电阻片柱表面存在细小水珠，如图 6所示。

图5(Figure 5)

图 5 套管内壁发生闪络

图6(Figure 6)

图 6 电阻片柱碳化物

（3）该相MOA上节充气孔的密封帽和密封螺丝脱落，没有密封措施。

（4）对该相MOA上节瓷套和电阻片柱分别进行绝缘电阻测试，瓷套绝缘电阻大于2500MΩ，电阻片柱绝缘电阻为7MΩ，远小于2500MΩ的正常值。电阻片柱经过烘干再次检测，绝缘电阻上升至390MΩ。

根据以上现象，判定电阻片受潮^{[10, 11]}。4 电阻片受潮原因分析

通过对该相MOA上节进行解体、测试分析，可以确定该相MOA上节内部受潮引起了内部绝缘降低。分析具体原因如下。

（1）上法兰的密封圈位置外部没有锈蚀，密封圈密封性能良好；密封圈位置内部锈蚀严重，尤其充气孔位置锈蚀严重，潮气从充气孔位置进入避雷器内腔，是由于充气孔位置密封不良造成。认为在装配过程中没有拧紧密封螺丝，由于避雷器内部气压为微正压，对密封螺丝和密封帽有顶出作用，运行过程中松动脱落，使避雷器内部与外界相通，吸入潮气，导致内部元件受潮。

（2）瓷套内壁受潮后，绝缘下降，发生局部放电并闪络。使瓷套内壁釉质高温碳化，出现电弧痕迹，并飞溅到电阻片柱表面。

（3）在电弧和水分的共同作用下，在法兰铜片上留下蓝绿色的氧化铜和放电痕迹。

（4）局部放电和电弧作用产生大量热能，通过瓷套向外传导，导致瓷套表面出现不同的温度场。5 防范措施

通过上述试验分析，认为将常规试验和红外热成像多种测试方法相结合能准确、有效地发现MOA缺陷。同时，为了减少MOA受潮缺陷的发生，提出以下防范措施。

（1）在选择避雷器时，要加强全过程监督管理，考虑避雷器的各种工况，以防止选型不当造成的避雷器闪污、电阻片击穿等故障。并且要选择密封结构较优，且便于装配人员装配操作的避雷器。

（2）加强对装配人员装配作业和装配工艺培训，做到精益求精，杜绝因人为操作产生的安全隐患。在验收试验中应特别关注密封情况的检查。

（3）在避雷器运行维护过程中，特别是在雷雨发生后，要加强对避雷器的巡视，以便及时发现异常情况。在对避雷器进行定期试验时，试验人员要认真、仔细分析试验数据。

（4）对于运行多年的避雷器，应进行特殊巡视。应重点跟踪泄漏电流的变化，停运后应重点检查压力释放板是否有破损，以防止避雷器设备运行中受潮发生爆炸、内部电阻片击穿或闪络事故。6 结语

本文以实例验证了红外热成像技术在发现MOA受潮缺陷中的作用，同时为保障MOA在电网中的稳定运行提出防范措施。

目前，红外热成像技术作为设备故障诊断方法之一，由于具有在线、快速、高效等优点，在电力系统中得到广泛的应用，尤其在设备状态检修模式下，该检测技术具有较高的推广应用价值。