避雷器的常见故障及红外诊断_李庆玲
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表３ ＦＣＺ型避雷器正常发热的温升上限值 ℃
型号
温 升 上 限值
ＦＣＺ３－ ３３
Biblioteka Baidu０．５
ＦＣＺ３－ ３５ＤＴ
０．５
ＦＣＺ３－ １１０Ｊ
１．０
ＦＣＺ３－ ２２０Ｊ
１．５
ＦＣＺ１－ ３３０Ｊ
２．５
ＦＣＺ－ ５５０Ｊ
６．０
ＦＣＸ－ ５５０Ｊ
５．０
注： ＦＣＺ１、ＦＣＺ２ 型避雷器正常发热的温升上限 值 比 表 ３ 的略低。
ｃ， ＦＣＺ 型避雷器出现内部回路断裂时， 热像 特征与 ＦＺ 型避雷器相似， 但是， 局部发热的外在 表现可能不太明显。 ２．４ ＦＣＤ 型避雷器
旋转电机型磁吹避雷器受潮初期， 发热很少，
只有当严重受潮后， 才会导致间隙组部位出现轻微 或较明显的发热。而对于分路电阻老化或回路断裂 故障而言， 则不会有明显的热像特征。 ２．５ ＭＯＡ
Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： ｓｕｒｇｅ ａｒｒｅｓｔｅｒ ｆａｉｌｕｒｅ； ｆａｉｌｕｒｅ ａｎａｌｙｓｉｓ； ｉｎｆｒａｒｅｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ； ｉｎｆｒａｒｅｄ ｄｉａｇ－ ｎｏｓｅ
０ 引言
设备的红外检测和诊断工作具有不停电、不取样、 不接触， 直观、准确、灵敏度高及应用范围广等优
ＭＯＡ 故障主要包括受潮和氧化锌电阻片老化， 其故障发热一般都以整体元件发热为特征。
受潮初期， 首先引起故障元件自身发热增加。 受潮严重后， 对于多元件结构的 ＭＯＡ 而言， 可引 起非故障元件发热超过故障元件发热。受潮发热常 表现出局部热特征， 而且一般为个别元件。老化则 通常具有整相或多个元件普遍发热的特征。但是， 如果各氧化锌电阻片老化程度不同， 也可表现为分 布电压不均匀和局部发热轻重程度不一的特征。
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２００７年第 ２ 期
避雷器的常见故障及红外诊断
（ 总第 ２１６ 期）
２ 故障状态下避雷器的热像特征与诊 断判别
２．１ ＦＳ 型避雷器 ＦＳ 型避雷器的故障主要表现为受潮 ， 热 像 特
征表现为局部温升 （内部局部放电或沿面泄漏等导 致的发热）。 ２．２ ＦＺ 型避雷器
ＦＺ 型避雷器故障主要包括并联分路电阻受潮、 老化和并联回路断裂等。根据串联元件的多少和电 压等级不同， 同种故障可以有不同的外在表现， 但 是， 基本上以分路电阻发热的增加或减少为特征。
ＦＺ－ １１０ ＦＺ－ ２０＋５＊ＦＺ－ １５ １１０ 各元件的上、下端发热
ＦＺ－ １５４Ｊ ４＊ＦＺ－ ３０Ｊ＋２＊ＦＺ－ １５
１５４
一个元件的上、下端发 热， 其余为上部发热
ＦＺ－ ２２０Ｊ ８＊ＦＺ－ ３０Ｊ
２２０
各元件的上部发热
表２ ＦＺ 型避雷器正常发热的温升上限值 ℃
型号 ＦＺ－ ３ ＦＺ－ ６ ＦＺ－ １０ ＦＺ－ １５ ＦＺ－ ２０ ＦＺ－ ３５ ＦＺ－ ４０ ＦＺ－ ６０ ＦＺ－ １１０Ｊ ＦＺ－ １１０ ＦＺ－ ２２０Ｊ
当应用红外成像方法对各类 ＭＯＡ 进行故障诊 断时， 如果根据上述热像特征发现有不正常的发 热、局部温度升高或降低， 或有不正常的温度分 布， 则可判定为异常， 应该引起注意， 或者跟踪监 测， 进行其他试验等。如果作相间互比， 则当温升 相差一倍以上时， 可判定为危险故障， 应尽快安排 处理。假如没有发现明显故障特征， 则可按表 ２、 表 ４ 列出的正常温升上限值来判定有无故障。对于 １１０ ｋＶ 及 以 上 电 压 等 级 的 避 雷 器 ， 最 高 温 升 超 过 上述相应表中所列数值一倍以上时， 应尽快处理。
ａ， 单 元 件 结 构 的 ＦＺ 型 避 雷 器 受 潮 时 ， 发 热 量增加； 多元件结构 ＦＺ 型避雷器受潮时， 非故障 元件发热量增加， 而受潮故障元件发热量减少或消 失。结构元件数越少， 发热量增加得就越严重。
ｂ， ＦＺ 型避雷器分路电阻老化一般为整组或整 相发热降低， 但不均匀性增加， 即拉大温升上高下 低 的 差 距 （对 电 压 等 级 较 高 的 多 元 件 结 构 ）。 也 可 能 有伴随不均衡的局部元件发热量增加的发热特征 （局部老化加速， 对于电压等级较低的避雷器， 这 些特征可能不太明显）。
避雷器是用来限制由线路传来的雷电过电压或 点， 可以查出多种设备缺陷， 对保证电网安全运行
由操作引起的内部过电压的一种电气设备。如果避 和提高设备运行可靠率有重要作用。
雷器存在故障， 就起不到保护作用， 严重时还会影 响其他设备的运行， 酿成事故。所以， 避雷器能否
１ 正常状态下避雷器的热像特征
可靠运行， 是关系到电力系统安全运行的一个重要 １．１ ＦＳ 型避雷器
表１ ＦＺ系列阀式避雷器的结构类型和正常发热部位
型号
组合说明
电压等 级 ／ ｋＶ
发热部位
ＦＺ－ ３
独立元件
３
本体上部发热
ＦＺ－ ６
独立元件
６
本体上部发热
ＦＺ－ １０ 独立元件
１０
本体上部发热
ＦＺ－ １５ 独立元件
１５ 本体上、下端部发热
ＦＺ－ ２０ 独立元件
２０ 本体上、下端部发热
ＦＺ－ ３０Ｊ 独立元件
２００７年第 ２ 期 （ 总第 ２１６ 期） 文章编号： １００３－ ８３３７（ ２００７） ０２－ ００３０－ ０４
电
瓷
避
雷
器
ＩＮＳＵＬＡＴＯＲＳ ＡＮＤ ＳＵＲＧＥ ＡＲＲＥＳＴＥＲＳ
２００７ Ｎｕｍｂｅｒ２ （Ｓｅｒ．№２１６）
避雷器的常见故障及红外诊断
李庆玲， 程济兵， 张明智 （ 兰州理工大学， 甘肃 兰州 ７３００５０）
１．４ ＦＣＤ 型避雷器 这类避雷器虽然设有分路电阻， 但泄漏电流极
微弱， 正常状态下的功率损耗和发热很少， 热像特 征很接近于环境温度下的参照体热像。 １．５ 金属氧化物避雷器
正常状态下， 金属氧化物避雷器（ＭＯＡ）有一定 阻性电流分量， 因此， 热像特征表现为整体轻度发 热。其中小型瓷套封装的结构， 最热点一般在中部 偏上， 且基本均匀； 较大型瓷套封装的结构， 最热 点通常靠近上部且不均匀程度较大； 中性点非直接 接地系统的避雷器， 只在单相接地故障状态下才发 热。正常状态下， ＭＯＡ 在最高运行电压下可能出 现的最高温升一般不超过表 ４［２］给出的上限值。
因素。
在正常状态下， ＦＳ 型避雷器因无泄 漏 电 流 或
对运行中的避雷器进行在线红外诊断是电力设 电导电流， 不会发热， 所以， 其热像与环境温度下
备带电诊断行之有效的技术手段和重要方法。电力 的参照体十分接近。
收稿日期： ２００６－ １２－ ２７
作者简介： 李庆玲（１９７４－ ）， 女， 工程师， 河南鹤壁人， 从事电力系统及其自动化研究工作。
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２００７年第 ２ 期
电瓷避雷器
（ 总第 ２１６ 期）
１．２ ＦＺ 型避雷器 这种避雷器内部设有均压并联分路电阻， 在运
行电压作用下， 有一定泄漏电流流过。所以， 元件 的相应部位（通常是上部 １／３ 左右）有一 定 功 率 损 耗 和 发 热 。 但 是 ， 对 于 不 同 电 压 等 级 的 ＦＺ 型 避 雷 器， 因内部组合元件结构及设置方式不同， 它们在 正常状态下的热像特征表现为两个方面： 一是发热 部位特征， 可参见表 １［１］； 二是可能出现 的 温 升 特 征， 即在最高运行电压作用下， 正常的 ＦＺ 型避雷 器最高温升值一般不超过表 ２ 给出的数值。
ａ， 单元件结构的 ＦＣＺ 型避雷器受潮后， 在整 体发热增加的同时， 可伴随有局部发热量降低的特 征。多元件结构的 ＦＣＺ 型 避 雷 器 受 潮 时 ， 故 障 元 件在整体发热降低的同时， 也可能会有局部发热 （受潮程度不均匀的结果）。
ｂ， ＦＣＺ 型避雷器内部分路电阻老化时， 与 ＦＺ 型避雷器类似， 但热像特征不如 ＦＺ 型明显。
摘 要： 对运行中的避雷器进行在线红外诊断是电力设备带电诊断行之有效的技术手段。分
析了 ＦＳ、ＦＺ、ＦＣＺ、ＦＣＤ 型避雷器和金属氧化物避雷器在正常状态和故障状态的发热特点， 认
为避雷器故障主要是受潮引起的， 热像特征主要表现为局部温升。用红外热像仪对运行中的避雷
器进行红外测温和故障分析， 结果表明， 应用红外诊断技术检测避雷器故障， 可靠性较高。
关键词： 避雷器故障； 故障分析； 红外测温； 红外诊断
中图分类号： ＴＭ８６２
文献标识码： Ｂ
Ｕｓｕａｌ Ｆａｉｌｕｒ ｅ ａｎｄ Ｉｎｆｒ ａｒ ｅｄ Ｄｉａｇｎｏｓｅ ｏｆ Ａｒ ｒ ｅｓｔｅｒ
ＬＩ Ｑｉｎｇ－ ｌｉｎｇ， ＣＨＥＮＧ Ｊ ｉ－ ｂｉｎｇ， ＺＨＡＮＧ Ｍｉｎｇ－ ｚｈｉ
（Ｌａｎｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００５０， Ｃｈｉｎａ）
表４ ＭＯＡ正常发热的温升上限值
电 压 等 级 ／ ｋＶ １０￣６０
温 升 上 限 值／℃ １．５￣２．０
１１０￣２２０
３．０￣４．０
３３０￣５００
４．０￣５．３
注： １． １０ ｋＶ～６０ ｋＶ 电压等级的温升值是 指 在 长 时 间 单 相接地故障状态下。２． １１０ ｋＶ～２２０ ｋＶ 电压等级， 按阻 性 电 流 ０．３ ｍＡ （基 波 有 效 值） 计 算 ； ３． ３３０ ｋＶ～５５０ ｋＶ 电 压 等 级， 按阻性电流 ０．４ ｍＡ～０．５ ｍＡ 计算。
温 升 上限值 ０．５ １．０ １．５ ２．０ ２．０ ２．０ ２．５ ３．０ ５．０ ５．０ １０．０
１．３ ＦＣＺ 型避雷器 这类避雷器内部也较均衡地设有均压分路电
阻， 因此， 也有一定泄漏电流和功率损耗。但内部 的结构布置使其在正常状态下的热像呈整体轻度发 热， 并有上高下低的温度分布特征。在最高运行电 压下， 可能出现的最高温升值一 般 不 超 过表 ３［２］ 给 出的上限值。
３０
元件上部发热
ＦＺ－ ３０ 独立元件
３０
元件上、下端发热
ＦＺ－ ３５ ２＊ＦＺ－ １５
３５ 每个元件的上、下端部发热
ＦＺ－ ４０ ２＊ＦＺ－ ２０
４０ 每个元件的上、下端部发热
ＦＺ－ ６０ ２＊ＦＺ－ ２０＋ＦＺ－ １５ ６０ 各元件的上、下端部发热
ＦＺ－ １１０Ｊ ４＊ＦＺ－ ３０Ｊ
１１０
各元件的上部发热
ｃ， ＦＺ 型避雷器回路断裂一般可导致整相发热 明显减少或消失， 但电压等级较高时， 也可导致断 裂， 局部发热增加， 这与断裂程度有关。 ２．３ ＦＣＺ 型避雷器
变电站型磁吹避雷器故障主要表现为受潮、老 化和断裂等， 故障发热的特征与 ＦＺ 型避雷器基本 相似， 但是， 元件热像常以整体发热为基础， 并伴 随有局部发热现象。
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｌｉｎｅ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｄｉａｇｎｏｓｅ ｏｎ ｒｕｎｎｉｎｇ ａｒｒｅｓｔｅｒ ｉｓ ａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｔｅｃｈｎｏ－ ｍｅａｓｕｒｅ ｆｏｒ ｌｉｖｅ－ ｄｉ－ ａｇｎｏｓｉｎｇ ｏｆ ｐｏｗｅｒ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ． Ｔｈｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｆｅａｔｕｒｅ ｏｆ ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ ａｒｒｅｓｔｅｒｓ ｏｆ ＦＳ， ＦＺ， ＦＣＺ ａｎｄ ＦＣＤ， ａｎｄ ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ｓｕｒｇｅ ａｒｒｅｓｔｅｒｓ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｗｈｅｎ ｉｔ ｉｓ ｉｎ ｎｏｒｍａｌ ａｎｄ ｆａｕｌｔｙ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｆａｉｌｕｒｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ． Ａｎｄ ｉｔ ｅｘｐｌａｉｎ ｔｈｅ ｅｌｅｍｅｎｔａｌ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｔｈｅｒｍｏｍｅｔｅｒ ａｎｄ ｉｎ ｔｈｅ ｅｎｄ ｉｎｔｒｏ－ ｄｕｃｅ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｄｉａｇｎｏｓｅ． Ｉｔ ｉｓ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｆａｉｌｕｒｅ ｏｆ ｓｕｒｇｅ ａｒｒｅｓｔｅｒ ｉｓ ｃａｕｓｅｄ ｍａｉｎｌｙ ｂｙ ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｉｎｇｒｅｓｓ ｗｈｉｃｈ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ ｌｏｃａｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒｉｓｅ． Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｎｓｉｄｅ ｓｕｒｇｅ ａｒ－ ｒｅｓｔｅｒｓ ｉｓ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｉｎ ｓｅｒｖｉｃｅ ｗｉｔｈ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｔｈｅｒｍｏｍｅｔｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｅｒｖｉｃｅ ｓｔａｔｕｓ ｂｅｉｎｇ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅ－ ｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｈｉｇｈ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｓｕｒｇｅ ａｒｒｅｓｔｅｒ ｄｉａｇｎｏｓｅ ｃａｎ ｂｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｕｓｉｎｇ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．
型号
温 升 上 限值
ＦＣＺ３－ ３３
Biblioteka Baidu０．５
ＦＣＺ３－ ３５ＤＴ
０．５
ＦＣＺ３－ １１０Ｊ
１．０
ＦＣＺ３－ ２２０Ｊ
１．５
ＦＣＺ１－ ３３０Ｊ
２．５
ＦＣＺ－ ５５０Ｊ
６．０
ＦＣＸ－ ５５０Ｊ
５．０
注： ＦＣＺ１、ＦＣＺ２ 型避雷器正常发热的温升上限 值 比 表 ３ 的略低。
ｃ， ＦＣＺ 型避雷器出现内部回路断裂时， 热像 特征与 ＦＺ 型避雷器相似， 但是， 局部发热的外在 表现可能不太明显。 ２．４ ＦＣＤ 型避雷器
旋转电机型磁吹避雷器受潮初期， 发热很少，
只有当严重受潮后， 才会导致间隙组部位出现轻微 或较明显的发热。而对于分路电阻老化或回路断裂 故障而言， 则不会有明显的热像特征。 ２．５ ＭＯＡ
Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： ｓｕｒｇｅ ａｒｒｅｓｔｅｒ ｆａｉｌｕｒｅ； ｆａｉｌｕｒｅ ａｎａｌｙｓｉｓ； ｉｎｆｒａｒｅｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ； ｉｎｆｒａｒｅｄ ｄｉａｇ－ ｎｏｓｅ
０ 引言
设备的红外检测和诊断工作具有不停电、不取样、 不接触， 直观、准确、灵敏度高及应用范围广等优
ＭＯＡ 故障主要包括受潮和氧化锌电阻片老化， 其故障发热一般都以整体元件发热为特征。
受潮初期， 首先引起故障元件自身发热增加。 受潮严重后， 对于多元件结构的 ＭＯＡ 而言， 可引 起非故障元件发热超过故障元件发热。受潮发热常 表现出局部热特征， 而且一般为个别元件。老化则 通常具有整相或多个元件普遍发热的特征。但是， 如果各氧化锌电阻片老化程度不同， 也可表现为分 布电压不均匀和局部发热轻重程度不一的特征。
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２００７年第 ２ 期
避雷器的常见故障及红外诊断
（ 总第 ２１６ 期）
２ 故障状态下避雷器的热像特征与诊 断判别
２．１ ＦＳ 型避雷器 ＦＳ 型避雷器的故障主要表现为受潮 ， 热 像 特
征表现为局部温升 （内部局部放电或沿面泄漏等导 致的发热）。 ２．２ ＦＺ 型避雷器
ＦＺ 型避雷器故障主要包括并联分路电阻受潮、 老化和并联回路断裂等。根据串联元件的多少和电 压等级不同， 同种故障可以有不同的外在表现， 但 是， 基本上以分路电阻发热的增加或减少为特征。
ＦＺ－ １１０ ＦＺ－ ２０＋５＊ＦＺ－ １５ １１０ 各元件的上、下端发热
ＦＺ－ １５４Ｊ ４＊ＦＺ－ ３０Ｊ＋２＊ＦＺ－ １５
１５４
一个元件的上、下端发 热， 其余为上部发热
ＦＺ－ ２２０Ｊ ８＊ＦＺ－ ３０Ｊ
２２０
各元件的上部发热
表２ ＦＺ 型避雷器正常发热的温升上限值 ℃
型号 ＦＺ－ ３ ＦＺ－ ６ ＦＺ－ １０ ＦＺ－ １５ ＦＺ－ ２０ ＦＺ－ ３５ ＦＺ－ ４０ ＦＺ－ ６０ ＦＺ－ １１０Ｊ ＦＺ－ １１０ ＦＺ－ ２２０Ｊ
当应用红外成像方法对各类 ＭＯＡ 进行故障诊 断时， 如果根据上述热像特征发现有不正常的发 热、局部温度升高或降低， 或有不正常的温度分 布， 则可判定为异常， 应该引起注意， 或者跟踪监 测， 进行其他试验等。如果作相间互比， 则当温升 相差一倍以上时， 可判定为危险故障， 应尽快安排 处理。假如没有发现明显故障特征， 则可按表 ２、 表 ４ 列出的正常温升上限值来判定有无故障。对于 １１０ ｋＶ 及 以 上 电 压 等 级 的 避 雷 器 ， 最 高 温 升 超 过 上述相应表中所列数值一倍以上时， 应尽快处理。
ａ， 单 元 件 结 构 的 ＦＺ 型 避 雷 器 受 潮 时 ， 发 热 量增加； 多元件结构 ＦＺ 型避雷器受潮时， 非故障 元件发热量增加， 而受潮故障元件发热量减少或消 失。结构元件数越少， 发热量增加得就越严重。
ｂ， ＦＺ 型避雷器分路电阻老化一般为整组或整 相发热降低， 但不均匀性增加， 即拉大温升上高下 低 的 差 距 （对 电 压 等 级 较 高 的 多 元 件 结 构 ）。 也 可 能 有伴随不均衡的局部元件发热量增加的发热特征 （局部老化加速， 对于电压等级较低的避雷器， 这 些特征可能不太明显）。
避雷器是用来限制由线路传来的雷电过电压或 点， 可以查出多种设备缺陷， 对保证电网安全运行
由操作引起的内部过电压的一种电气设备。如果避 和提高设备运行可靠率有重要作用。
雷器存在故障， 就起不到保护作用， 严重时还会影 响其他设备的运行， 酿成事故。所以， 避雷器能否
１ 正常状态下避雷器的热像特征
可靠运行， 是关系到电力系统安全运行的一个重要 １．１ ＦＳ 型避雷器
表１ ＦＺ系列阀式避雷器的结构类型和正常发热部位
型号
组合说明
电压等 级 ／ ｋＶ
发热部位
ＦＺ－ ３
独立元件
３
本体上部发热
ＦＺ－ ６
独立元件
６
本体上部发热
ＦＺ－ １０ 独立元件
１０
本体上部发热
ＦＺ－ １５ 独立元件
１５ 本体上、下端部发热
ＦＺ－ ２０ 独立元件
２０ 本体上、下端部发热
ＦＺ－ ３０Ｊ 独立元件
２００７年第 ２ 期 （ 总第 ２１６ 期） 文章编号： １００３－ ８３３７（ ２００７） ０２－ ００３０－ ０４
电
瓷
避
雷
器
ＩＮＳＵＬＡＴＯＲＳ ＡＮＤ ＳＵＲＧＥ ＡＲＲＥＳＴＥＲＳ
２００７ Ｎｕｍｂｅｒ２ （Ｓｅｒ．№２１６）
避雷器的常见故障及红外诊断
李庆玲， 程济兵， 张明智 （ 兰州理工大学， 甘肃 兰州 ７３００５０）
１．４ ＦＣＤ 型避雷器 这类避雷器虽然设有分路电阻， 但泄漏电流极
微弱， 正常状态下的功率损耗和发热很少， 热像特 征很接近于环境温度下的参照体热像。 １．５ 金属氧化物避雷器
正常状态下， 金属氧化物避雷器（ＭＯＡ）有一定 阻性电流分量， 因此， 热像特征表现为整体轻度发 热。其中小型瓷套封装的结构， 最热点一般在中部 偏上， 且基本均匀； 较大型瓷套封装的结构， 最热 点通常靠近上部且不均匀程度较大； 中性点非直接 接地系统的避雷器， 只在单相接地故障状态下才发 热。正常状态下， ＭＯＡ 在最高运行电压下可能出 现的最高温升一般不超过表 ４［２］给出的上限值。
因素。
在正常状态下， ＦＳ 型避雷器因无泄 漏 电 流 或
对运行中的避雷器进行在线红外诊断是电力设 电导电流， 不会发热， 所以， 其热像与环境温度下
备带电诊断行之有效的技术手段和重要方法。电力 的参照体十分接近。
收稿日期： ２００６－ １２－ ２７
作者简介： 李庆玲（１９７４－ ）， 女， 工程师， 河南鹤壁人， 从事电力系统及其自动化研究工作。
· !" ·
２００７年第 ２ 期
电瓷避雷器
（ 总第 ２１６ 期）
１．２ ＦＺ 型避雷器 这种避雷器内部设有均压并联分路电阻， 在运
行电压作用下， 有一定泄漏电流流过。所以， 元件 的相应部位（通常是上部 １／３ 左右）有一 定 功 率 损 耗 和 发 热 。 但 是 ， 对 于 不 同 电 压 等 级 的 ＦＺ 型 避 雷 器， 因内部组合元件结构及设置方式不同， 它们在 正常状态下的热像特征表现为两个方面： 一是发热 部位特征， 可参见表 １［１］； 二是可能出现 的 温 升 特 征， 即在最高运行电压作用下， 正常的 ＦＺ 型避雷 器最高温升值一般不超过表 ２ 给出的数值。
ａ， 单元件结构的 ＦＣＺ 型避雷器受潮后， 在整 体发热增加的同时， 可伴随有局部发热量降低的特 征。多元件结构的 ＦＣＺ 型 避 雷 器 受 潮 时 ， 故 障 元 件在整体发热降低的同时， 也可能会有局部发热 （受潮程度不均匀的结果）。
ｂ， ＦＣＺ 型避雷器内部分路电阻老化时， 与 ＦＺ 型避雷器类似， 但热像特征不如 ＦＺ 型明显。
摘 要： 对运行中的避雷器进行在线红外诊断是电力设备带电诊断行之有效的技术手段。分
析了 ＦＳ、ＦＺ、ＦＣＺ、ＦＣＤ 型避雷器和金属氧化物避雷器在正常状态和故障状态的发热特点， 认
为避雷器故障主要是受潮引起的， 热像特征主要表现为局部温升。用红外热像仪对运行中的避雷
器进行红外测温和故障分析， 结果表明， 应用红外诊断技术检测避雷器故障， 可靠性较高。
关键词： 避雷器故障； 故障分析； 红外测温； 红外诊断
中图分类号： ＴＭ８６２
文献标识码： Ｂ
Ｕｓｕａｌ Ｆａｉｌｕｒ ｅ ａｎｄ Ｉｎｆｒ ａｒ ｅｄ Ｄｉａｇｎｏｓｅ ｏｆ Ａｒ ｒ ｅｓｔｅｒ
ＬＩ Ｑｉｎｇ－ ｌｉｎｇ， ＣＨＥＮＧ Ｊ ｉ－ ｂｉｎｇ， ＺＨＡＮＧ Ｍｉｎｇ－ ｚｈｉ
（Ｌａｎｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００５０， Ｃｈｉｎａ）
表４ ＭＯＡ正常发热的温升上限值
电 压 等 级 ／ ｋＶ １０￣６０
温 升 上 限 值／℃ １．５￣２．０
１１０￣２２０
３．０￣４．０
３３０￣５００
４．０￣５．３
注： １． １０ ｋＶ～６０ ｋＶ 电压等级的温升值是 指 在 长 时 间 单 相接地故障状态下。２． １１０ ｋＶ～２２０ ｋＶ 电压等级， 按阻 性 电 流 ０．３ ｍＡ （基 波 有 效 值） 计 算 ； ３． ３３０ ｋＶ～５５０ ｋＶ 电 压 等 级， 按阻性电流 ０．４ ｍＡ～０．５ ｍＡ 计算。
温 升 上限值 ０．５ １．０ １．５ ２．０ ２．０ ２．０ ２．５ ３．０ ５．０ ５．０ １０．０
１．３ ＦＣＺ 型避雷器 这类避雷器内部也较均衡地设有均压分路电
阻， 因此， 也有一定泄漏电流和功率损耗。但内部 的结构布置使其在正常状态下的热像呈整体轻度发 热， 并有上高下低的温度分布特征。在最高运行电 压下， 可能出现的最高温升值一 般 不 超 过表 ３［２］ 给 出的上限值。
３０
元件上部发热
ＦＺ－ ３０ 独立元件
３０
元件上、下端发热
ＦＺ－ ３５ ２＊ＦＺ－ １５
３５ 每个元件的上、下端部发热
ＦＺ－ ４０ ２＊ＦＺ－ ２０
４０ 每个元件的上、下端部发热
ＦＺ－ ６０ ２＊ＦＺ－ ２０＋ＦＺ－ １５ ６０ 各元件的上、下端部发热
ＦＺ－ １１０Ｊ ４＊ＦＺ－ ３０Ｊ
１１０
各元件的上部发热
ｃ， ＦＺ 型避雷器回路断裂一般可导致整相发热 明显减少或消失， 但电压等级较高时， 也可导致断 裂， 局部发热增加， 这与断裂程度有关。 ２．３ ＦＣＺ 型避雷器
变电站型磁吹避雷器故障主要表现为受潮、老 化和断裂等， 故障发热的特征与 ＦＺ 型避雷器基本 相似， 但是， 元件热像常以整体发热为基础， 并伴 随有局部发热现象。
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｌｉｎｅ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｄｉａｇｎｏｓｅ ｏｎ ｒｕｎｎｉｎｇ ａｒｒｅｓｔｅｒ ｉｓ ａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｔｅｃｈｎｏ－ ｍｅａｓｕｒｅ ｆｏｒ ｌｉｖｅ－ ｄｉ－ ａｇｎｏｓｉｎｇ ｏｆ ｐｏｗｅｒ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ． Ｔｈｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｆｅａｔｕｒｅ ｏｆ ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ ａｒｒｅｓｔｅｒｓ ｏｆ ＦＳ， ＦＺ， ＦＣＺ ａｎｄ ＦＣＤ， ａｎｄ ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ｓｕｒｇｅ ａｒｒｅｓｔｅｒｓ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｗｈｅｎ ｉｔ ｉｓ ｉｎ ｎｏｒｍａｌ ａｎｄ ｆａｕｌｔｙ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｆａｉｌｕｒｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ． Ａｎｄ ｉｔ ｅｘｐｌａｉｎ ｔｈｅ ｅｌｅｍｅｎｔａｌ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｔｈｅｒｍｏｍｅｔｅｒ ａｎｄ ｉｎ ｔｈｅ ｅｎｄ ｉｎｔｒｏ－ ｄｕｃｅ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｄｉａｇｎｏｓｅ． Ｉｔ ｉｓ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｆａｉｌｕｒｅ ｏｆ ｓｕｒｇｅ ａｒｒｅｓｔｅｒ ｉｓ ｃａｕｓｅｄ ｍａｉｎｌｙ ｂｙ ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｉｎｇｒｅｓｓ ｗｈｉｃｈ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ ｌｏｃａｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒｉｓｅ． Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｎｓｉｄｅ ｓｕｒｇｅ ａｒ－ ｒｅｓｔｅｒｓ ｉｓ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｉｎ ｓｅｒｖｉｃｅ ｗｉｔｈ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｔｈｅｒｍｏｍｅｔｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｅｒｖｉｃｅ ｓｔａｔｕｓ ｂｅｉｎｇ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅ－ ｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｈｉｇｈ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｓｕｒｇｅ ａｒｒｅｓｔｅｒ ｄｉａｇｎｏｓｅ ｃａｎ ｂｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｕｓｉｎｇ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．