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摘要：本文以贵阳地铁1号线为例，从日常监测巡视、带电特性测试、红外测温及诊断性试验几个方面，探讨了避雷器设备的运行管理。
关键词：避雷器 运行管理 贵阳地铁1号线
目前国内地铁的中压供电网络普遍采用35kV环网电缆供电，为节约地下空间，提高供电可靠性，35kV开关柜普遍采用GIS设备，其避雷器、电压互感器、电缆终端头等采用插拔式组件设计。地铁的检修作业具有天窗时间短，一般在4个小时左右，且基本都在夜间进行的特点，对于需要停电倒闸操作的，较为复杂的，技术含量要求较高的涉及设备拆装试验类的作业，基本无法在较短时间内完成。据国内主流品牌35kVGIS厂家提供的资料，在工厂环境，拆装顺利的条件下，仅拆装1组三相插拔式避雷器就需2小时。地铁一个典型的变电所通常有两段母线，即有2组三相插拔式避雷器，且拆装避雷器对现场环境温湿度及洁净度要求较高。因此，将已在试验室条件下测试合格的避雷器与所内避雷器进行拆装替换的作业方法难度较大，风险较高，一旦出现异常情况将导致运营时间整个变电所无法送电的情况。据了解，国内大多数已运营地铁均不对运行中的35kVGIS避雷器进行定期的拆装、试验，仅在故障情况下更换。
本文以贵阳地铁1号线为例，探讨如何对地铁的35kV避雷器设备进行有效的管理，及时发现缺陷和隐患，避免重大故障。
1、日常监测巡视
贵阳地铁1号线35kVGIS开关柜采用西门子8DA10型开关柜，每段母线配置1组避雷器，共2组，避雷器型号为CM-35型屏蔽式插接避雷器，技术参数如表1所示：
开关柜配置了MIMD10-A3-Z1型在线式避雷器监视器，其本质是带漏电流监测功能的避雷器放电计数器，可在线监测并存储避雷器漏电流和雷击次数。当避雷器正常工作时，若装置检测到某一相漏电流大于设定值时，对应的漏电流在屏幕闪烁，若装置检测到某一相漏电流T0时刻大于设定值时，则自动记录一次检测值，若装置检测到某一相漏电流大于设定值持续40s时，则报警输出接点导通。当避雷器动作时，装置自动记录一次动作次数。根据避雷器参数，避雷器漏电流报警阀值设置为2mA。正常运行时，巡视人员每天记录避雷器运行状态下的泄漏电流及动作次数，若短时间内泄漏电流有增长趋势，则做进一步的试验检查。目前贵阳地铁1号线的35kVGIS避雷器运行中的漏电流在0.15mA～0.19mA之间，符合正常运行时的漏电流值。
2、带电特性测试
依据DL/T393-2010《输变电设备状态检修试验规程》及Q/GDW1168-2013《输变电设备状态检修试验规程》，在每年雷雨季节前，开展全线避雷器带电特性测试，通过对比历年带电测试数据的差异，找出怀疑有缺陷的避雷器，做进一步的诊断性试验。带电特性测试内容主要包括避雷器交流泄漏全电流Ix、阻性电流分量Ir、容性电流分量Ic等，是目前判断避雷器劣化或受潮情况行之有效的重要依据之一。其基本原理可由运行时避雷器等效电路反应，如图1所示。
依据DL/T474.5-2006《现场绝缘试验实施导则 避雷器试验》，使用避雷器特性测试仪对全线各站的35kV插拔式避雷器进行带电测试，数据如表2所示。
限于篇幅，表2仅列出全线正线的4个牵引降压混合变电所的数据，实际测试包含全线所有变电所（含24个正线变电所，1个控制中心变电所，1个车辆段变电所，1个停车场变电所，2个主变电所）。通过与历史数据及同组间其他避雷器的测量结果相比较做出判断，彼此间无显著差异，主要指标阻性电流初值差≤50%，且全电流≤20%。此外，当阻性电流增加0.5倍时应缩短试验周期并加强监测，增加1倍时应停电检查。另据研究表明，阻性电流的基波成分增长较大，谐波的含量增长不明显时，一般表现为污秽严重或受潮，阻性电流谐波的含量增长较大，基波成分增长不明显时，一般表现为老化，仅当避雷器发生均匀劣化时，底部容性电流不发生变化，发生不均匀劣化时，底部容性电流增加。避雷器有一半发生劣化时，底部容性电流增加最多。相间干扰对测试结果有影响，但不影响测试结果的有效性，采用历史数据的纵向比较法，能较好地反映氧化锌避雷器运行情况。贵阳地铁1号线运行至今，避雷器在线测试数据均在正常范围内。
3、红外测温
依据DL/T664-2016《带电设备红外诊断应用规范》，DL/T393-2010《输变电设备状态检修试验规程》及Q/GDW1168-2013《輸变电设备状态检修试验规程》，对贵阳地铁1号线避雷器进行每月1次的红外测温巡检，检测避雷器本体及电气连接部位，红外热像图显示应无异常温升、温差和/或相对温差。避雷器属电压致热型设备，应用图像特征判断法，结合正常图像特征，判断热像图是否异常，正常运行工况下，热像特征为整体轻微发热，热场分布均匀，较热点一般靠近上部，若热场分布不均匀，整体（或单节）发热或局部发热，则判断为异常，当温差大于0.5～1K时，需退出运行并进行诊断性试验，纳入严重及以上缺陷处理。图2以2019年5月车辆段变电所35kV Ⅰ段母线避雷器的红外热像图为例，可以看出热场分布均匀，无明显异常发热，后期软件分析温差满足要求，设备运行正常。
4、诊断性试验
当结合以上几种在线测试数据综合分析判断为异常的避雷器，则需拆卸后做进一步的诊断性试验，对避雷器绝缘电阻、U1mA、I0.75U1mA进行测试，测试结果应符合电力设备预防性试验规程的相关规定。此外，由于正常的避雷器具有良好的非线性伏安特性，伏安特性曲线拐点明显，而劣化严重的避雷器伏安特性接近线性，基本无限制过电压的性能，因此也可通过伏安特性曲线作为辅助判断避雷器阀片劣化的依据。
5、结语
由于笔者水平有限，本文仅以贵阳地铁1号线为例，从日常监测巡视、带电特性测试、红外测温及诊断性试验几个方面，探讨了避雷器设备的运行管理。鉴于地铁供电系统的特点，对供电可靠性要求较高，作业维修天窗时间较短，在当前国内地铁普遍采用35kVGIS和插拔式避雷器的现状下，避雷器作为地铁供电系统中重要的过电压保护一次设备，其检修试验的方法、周期，日常管理等，仍值得运营单位积极探讨。
参考文献：
[1]雷红才，漆铭钧.电力设备技术监督典型案例 避雷器及开关类设备[M]北京：中国电力出版社，2017.6
[2] Q/GDW1168-2013.输变电设备状态检修试验规程[S]
[3] DL/T393-2010.输变电设备状态检修试验规程[S]
[4] DL/T664-2016.带电设备红外诊断应用规范[S]
作者简介：胡伊男（1983.6-- ），男，贵州大学，本科，工程师，贵州省贵阳市城市轨道交通集团有限公司运营分公司，主要从事变电专业管理工作。
关键词：避雷器 运行管理 贵阳地铁1号线
目前国内地铁的中压供电网络普遍采用35kV环网电缆供电，为节约地下空间，提高供电可靠性，35kV开关柜普遍采用GIS设备，其避雷器、电压互感器、电缆终端头等采用插拔式组件设计。地铁的检修作业具有天窗时间短，一般在4个小时左右，且基本都在夜间进行的特点，对于需要停电倒闸操作的，较为复杂的，技术含量要求较高的涉及设备拆装试验类的作业，基本无法在较短时间内完成。据国内主流品牌35kVGIS厂家提供的资料，在工厂环境，拆装顺利的条件下，仅拆装1组三相插拔式避雷器就需2小时。地铁一个典型的变电所通常有两段母线，即有2组三相插拔式避雷器，且拆装避雷器对现场环境温湿度及洁净度要求较高。因此，将已在试验室条件下测试合格的避雷器与所内避雷器进行拆装替换的作业方法难度较大，风险较高，一旦出现异常情况将导致运营时间整个变电所无法送电的情况。据了解，国内大多数已运营地铁均不对运行中的35kVGIS避雷器进行定期的拆装、试验，仅在故障情况下更换。
本文以贵阳地铁1号线为例，探讨如何对地铁的35kV避雷器设备进行有效的管理，及时发现缺陷和隐患，避免重大故障。
1、日常监测巡视
贵阳地铁1号线35kVGIS开关柜采用西门子8DA10型开关柜，每段母线配置1组避雷器，共2组，避雷器型号为CM-35型屏蔽式插接避雷器，技术参数如表1所示：
开关柜配置了MIMD10-A3-Z1型在线式避雷器监视器，其本质是带漏电流监测功能的避雷器放电计数器，可在线监测并存储避雷器漏电流和雷击次数。当避雷器正常工作时，若装置检测到某一相漏电流大于设定值时，对应的漏电流在屏幕闪烁，若装置检测到某一相漏电流T0时刻大于设定值时，则自动记录一次检测值，若装置检测到某一相漏电流大于设定值持续40s时，则报警输出接点导通。当避雷器动作时，装置自动记录一次动作次数。根据避雷器参数，避雷器漏电流报警阀值设置为2mA。正常运行时，巡视人员每天记录避雷器运行状态下的泄漏电流及动作次数，若短时间内泄漏电流有增长趋势，则做进一步的试验检查。目前贵阳地铁1号线的35kVGIS避雷器运行中的漏电流在0.15mA～0.19mA之间，符合正常运行时的漏电流值。
2、带电特性测试
依据DL/T393-2010《输变电设备状态检修试验规程》及Q/GDW1168-2013《输变电设备状态检修试验规程》，在每年雷雨季节前，开展全线避雷器带电特性测试，通过对比历年带电测试数据的差异，找出怀疑有缺陷的避雷器，做进一步的诊断性试验。带电特性测试内容主要包括避雷器交流泄漏全电流Ix、阻性电流分量Ir、容性电流分量Ic等，是目前判断避雷器劣化或受潮情况行之有效的重要依据之一。其基本原理可由运行时避雷器等效电路反应，如图1所示。
依据DL/T474.5-2006《现场绝缘试验实施导则 避雷器试验》，使用避雷器特性测试仪对全线各站的35kV插拔式避雷器进行带电测试，数据如表2所示。
限于篇幅，表2仅列出全线正线的4个牵引降压混合变电所的数据，实际测试包含全线所有变电所（含24个正线变电所，1个控制中心变电所，1个车辆段变电所，1个停车场变电所，2个主变电所）。通过与历史数据及同组间其他避雷器的测量结果相比较做出判断，彼此间无显著差异，主要指标阻性电流初值差≤50%，且全电流≤20%。此外，当阻性电流增加0.5倍时应缩短试验周期并加强监测，增加1倍时应停电检查。另据研究表明，阻性电流的基波成分增长较大，谐波的含量增长不明显时，一般表现为污秽严重或受潮，阻性电流谐波的含量增长较大，基波成分增长不明显时，一般表现为老化，仅当避雷器发生均匀劣化时，底部容性电流不发生变化，发生不均匀劣化时，底部容性电流增加。避雷器有一半发生劣化时，底部容性电流增加最多。相间干扰对测试结果有影响，但不影响测试结果的有效性，采用历史数据的纵向比较法，能较好地反映氧化锌避雷器运行情况。贵阳地铁1号线运行至今，避雷器在线测试数据均在正常范围内。
3、红外测温
依据DL/T664-2016《带电设备红外诊断应用规范》，DL/T393-2010《输变电设备状态检修试验规程》及Q/GDW1168-2013《輸变电设备状态检修试验规程》，对贵阳地铁1号线避雷器进行每月1次的红外测温巡检，检测避雷器本体及电气连接部位，红外热像图显示应无异常温升、温差和/或相对温差。避雷器属电压致热型设备，应用图像特征判断法，结合正常图像特征，判断热像图是否异常，正常运行工况下，热像特征为整体轻微发热，热场分布均匀，较热点一般靠近上部，若热场分布不均匀，整体（或单节）发热或局部发热，则判断为异常，当温差大于0.5～1K时，需退出运行并进行诊断性试验，纳入严重及以上缺陷处理。图2以2019年5月车辆段变电所35kV Ⅰ段母线避雷器的红外热像图为例，可以看出热场分布均匀，无明显异常发热，后期软件分析温差满足要求，设备运行正常。
4、诊断性试验
当结合以上几种在线测试数据综合分析判断为异常的避雷器，则需拆卸后做进一步的诊断性试验，对避雷器绝缘电阻、U1mA、I0.75U1mA进行测试，测试结果应符合电力设备预防性试验规程的相关规定。此外，由于正常的避雷器具有良好的非线性伏安特性，伏安特性曲线拐点明显，而劣化严重的避雷器伏安特性接近线性，基本无限制过电压的性能，因此也可通过伏安特性曲线作为辅助判断避雷器阀片劣化的依据。
5、结语
由于笔者水平有限，本文仅以贵阳地铁1号线为例，从日常监测巡视、带电特性测试、红外测温及诊断性试验几个方面，探讨了避雷器设备的运行管理。鉴于地铁供电系统的特点，对供电可靠性要求较高，作业维修天窗时间较短，在当前国内地铁普遍采用35kVGIS和插拔式避雷器的现状下，避雷器作为地铁供电系统中重要的过电压保护一次设备，其检修试验的方法、周期，日常管理等，仍值得运营单位积极探讨。
参考文献：
[1]雷红才，漆铭钧.电力设备技术监督典型案例 避雷器及开关类设备[M]北京：中国电力出版社，2017.6
[2] Q/GDW1168-2013.输变电设备状态检修试验规程[S]
[3] DL/T393-2010.输变电设备状态检修试验规程[S]
[4] DL/T664-2016.带电设备红外诊断应用规范[S]
作者简介：胡伊男（1983.6-- ），男，贵州大学，本科，工程师，贵州省贵阳市城市轨道交通集团有限公司运营分公司，主要从事变电专业管理工作。