地鐵35kVGIS避雷器設(shè)備運行管理的探討

摘要：本文以貴陽地鐵1號線為例，從日常監(jiān)測巡視、帶電特性測試、紅外測溫及診斷性試驗幾個方面，探討了避雷器設(shè)備的運行管理。

關(guān)鍵詞：避雷器 運行管理 貴陽地鐵1號線

目前國內(nèi)地鐵的中壓供電網(wǎng)絡(luò)普遍采用35kV環(huán)網(wǎng)電纜供電，為節(jié)約地下空間，提高供電可靠性，35kV開關(guān)柜普遍采用GIS設(shè)備，其避雷器、電壓互感器、電纜終端頭等采用插拔式組件設(shè)計。地鐵的檢修作業(yè)具有天窗時間短，一般在4個小時左右，且基本都在夜間進(jìn)行的特點，對于需要停電倒閘操作的，較為復(fù)雜的，技術(shù)含量要求較高的涉及設(shè)備拆裝試驗類的作業(yè)，基本無法在較短時間內(nèi)完成。據(jù)國內(nèi)主流品牌35kVGIS廠家提供的資料，在工廠環(huán)境，拆裝順利的條件下，僅拆裝1組三相插拔式避雷器就需2小時。地鐵一個典型的變電所通常有兩段母線，即有2組三相插拔式避雷器，且拆裝避雷器對現(xiàn)場環(huán)境溫濕度及潔凈度要求較高。因此，將已在試驗室條件下測試合格的避雷器與所內(nèi)避雷器進(jìn)行拆裝替換的作業(yè)方法難度較大，風(fēng)險較高，一旦出現(xiàn)異常情況將導(dǎo)致運營時間整個變電所無法送電的情況。據(jù)了解，國內(nèi)大多數(shù)已運營地鐵均不對運行中的35kVGIS避雷器進(jìn)行定期的拆裝、試驗，僅在故障情況下更換。

本文以貴陽地鐵1號線為例，探討如何對地鐵的35kV避雷器設(shè)備進(jìn)行有效的管理，及時發(fā)現(xiàn)缺陷和隱患，避免重大故障。

1、日常監(jiān)測巡視

貴陽地鐵1號線35kVGIS開關(guān)柜采用西門子8DA10型開關(guān)柜，每段母線配置1組避雷器，共2組，避雷器型號為CM-35型屏蔽式插接避雷器，技術(shù)參數(shù)如表1所示：

開關(guān)柜配置了MIMD10-A3-Z1型在線式避雷器監(jiān)視器，其本質(zhì)是帶漏電流監(jiān)測功能的避雷器放電計數(shù)器，可在線監(jiān)測并存儲避雷器漏電流和雷擊次數(shù)。當(dāng)避雷器正常工作時，若裝置檢測到某一相漏電流大于設(shè)定值時，對應(yīng)的漏電流在屏幕閃爍，若裝置檢測到某一相漏電流T0時刻大于設(shè)定值時，則自動記錄一次檢測值，若裝置檢測到某一相漏電流大于設(shè)定值持續(xù)40s時，則報警輸出接點導(dǎo)通。當(dāng)避雷器動作時，裝置自動記錄一次動作次數(shù)。根據(jù)避雷器參數(shù)，避雷器漏電流報警閥值設(shè)置為2mA。正常運行時，巡視人員每天記錄避雷器運行狀態(tài)下的泄漏電流及動作次數(shù)，若短時間內(nèi)泄漏電流有增長趨勢，則做進(jìn)一步的試驗檢查。目前貴陽地鐵1號線的35kVGIS避雷器運行中的漏電流在0.15mA～0.19mA之間，符合正常運行時的漏電流值。

2、帶電特性測試

依據(jù)DL/T393-2010《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》及Q/GDW1168-2013《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》，在每年雷雨季節(jié)前，開展全線避雷器帶電特性測試，通過對比歷年帶電測試數(shù)據(jù)的差異，找出懷疑有缺陷的避雷器，做進(jìn)一步的診斷性試驗。帶電特性測試內(nèi)容主要包括避雷器交流泄漏全電流Ix、阻性電流分量Ir、容性電流分量Ic等，是目前判斷避雷器劣化或受潮情況行之有效的重要依據(jù)之一。其基本原理可由運行時避雷器等效電路反應(yīng)，如圖1所示。

依據(jù)DL/T474.5-2006《現(xiàn)場絕緣試驗實施導(dǎo)則 避雷器試驗》，使用避雷器特性測試儀對全線各站的35kV插拔式避雷器進(jìn)行帶電測試，數(shù)據(jù)如表2所示。

限于篇幅，表2僅列出全線正線的4個牽引降壓混合變電所的數(shù)據(jù)，實際測試包含全線所有變電所（含24個正線變電所，1個控制中心變電所，1個車輛段變電所，1個停車場變電所，2個主變電所）。通過與歷史數(shù)據(jù)及同組間其他避雷器的測量結(jié)果相比較做出判斷，彼此間無顯著差異，主要指標(biāo)阻性電流初值差≤50%，且全電流≤20%。此外，當(dāng)阻性電流增加0.5倍時應(yīng)縮短試驗周期并加強監(jiān)測，增加1倍時應(yīng)停電檢查。另據(jù)研究表明，阻性電流的基波成分增長較大，諧波的含量增長不明顯時，一般表現(xiàn)為污穢嚴(yán)重或受潮，阻性電流諧波的含量增長較大，基波成分增長不明顯時，一般表現(xiàn)為老化，僅當(dāng)避雷器發(fā)生均勻劣化時，底部容性電流不發(fā)生變化，發(fā)生不均勻劣化時，底部容性電流增加。避雷器有一半發(fā)生劣化時，底部容性電流增加最多。相間干擾對測試結(jié)果有影響，但不影響測試結(jié)果的有效性，采用歷史數(shù)據(jù)的縱向比較法，能較好地反映氧化鋅避雷器運行情況。貴陽地鐵1號線運行至今，避雷器在線測試數(shù)據(jù)均在正常范圍內(nèi)。

3、紅外測溫

依據(jù)DL/T664-2016《帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》，DL/T393-2010《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》及Q/GDW1168-2013《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》，對貴陽地鐵1號線避雷器進(jìn)行每月1次的紅外測溫巡檢，檢測避雷器本體及電氣連接部位，紅外熱像圖顯示應(yīng)無異常溫升、溫差和/或相對溫差。避雷器屬電壓致熱型設(shè)備，應(yīng)用圖像特征判斷法，結(jié)合正常圖像特征，判斷熱像圖是否異常，正常運行工況下，熱像特征為整體輕微發(fā)熱，熱場分布均勻，較熱點一般靠近上部，若熱場分布不均勻，整體（或單節(jié)）發(fā)熱或局部發(fā)熱，則判斷為異常，當(dāng)溫差大于0.5～1K時，需退出運行并進(jìn)行診斷性試驗，納入嚴(yán)重及以上缺陷處理。圖2以2019年5月車輛段變電所35kV Ⅰ段母線避雷器的紅外熱像圖為例，可以看出熱場分布均勻，無明顯異常發(fā)熱，后期軟件分析溫差滿足要求，設(shè)備運行正常。

4、診斷性試驗

當(dāng)結(jié)合以上幾種在線測試數(shù)據(jù)綜合分析判斷為異常的避雷器，則需拆卸后做進(jìn)一步的診斷性試驗，對避雷器絕緣電阻、U1mA、I0.75U1mA進(jìn)行測試，測試結(jié)果應(yīng)符合電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程的相關(guān)規(guī)定。此外，由于正常的避雷器具有良好的非線性伏安特性，伏安特性曲線拐點明顯，而劣化嚴(yán)重的避雷器伏安特性接近線性，基本無限制過電壓的性能，因此也可通過伏安特性曲線作為輔助判斷避雷器閥片劣化的依據(jù)。

5、結(jié)語

由于筆者水平有限，本文僅以貴陽地鐵1號線為例，從日常監(jiān)測巡視、帶電特性測試、紅外測溫及診斷性試驗幾個方面，探討了避雷器設(shè)備的運行管理。鑒于地鐵供電系統(tǒng)的特點，對供電可靠性要求較高，作業(yè)維修天窗時間較短，在當(dāng)前國內(nèi)地鐵普遍采用35kVGIS和插拔式避雷器的現(xiàn)狀下，避雷器作為地鐵供電系統(tǒng)中重要的過電壓保護(hù)一次設(shè)備，其檢修試驗的方法、周期，日常管理等，仍值得運營單位積極探討。

參考文獻(xiàn)：

[1]雷紅才，漆銘鈞.電力設(shè)備技術(shù)監(jiān)督典型案例 避雷器及開關(guān)類設(shè)備[M]北京：中國電力出版社，2017.6

[2] Q/GDW1168-2013.輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程[S]

[3] DL/T393-2010.輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程[S]

[4] DL/T664-2016.帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范[S]

作者簡介：胡伊男（1983.6-- ），男，貴州大學(xué)，本科，工程師，貴州省貴陽市城市軌道交通集團(tuán)有限公司運營分公司，主要從事變電專業(yè)管理工作。