一起帶電測(cè)試發(fā)現(xiàn)的避雷器劣化案例淺析*

陳美榮，曹力力，郭 政，杜 赟

（國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司湖州供電公司，浙江 湖州 313000）

金屬氧化鋅避雷器是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備，能釋放雷電和電力系統(tǒng)內(nèi)部過(guò)電壓的能量，保護(hù)電力設(shè)備免受大氣過(guò)電壓和操作過(guò)電壓的危害，是影響電力系統(tǒng)絕緣水平的重要元件.金屬氧化鋅避雷器的關(guān)鍵元件是金屬氧化鋅閥片，其具有非線性極高的理想伏安特性，使避雷器具有無(wú)間隙、殘壓低等優(yōu)點(diǎn).

為了適應(yīng)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展和提高供電可靠性，變電設(shè)備的停電試驗(yàn)周期大大延長(zhǎng)，帶電測(cè)試的重要性迅速提升.金屬氧化鋅避雷器帶電測(cè)試是典型的收到良好效果的新興帶電測(cè)試項(xiàng)目，以1年為周期進(jìn)行，通過(guò)普測(cè)積累了大量的原始數(shù)據(jù).根據(jù)數(shù)據(jù)判斷設(shè)備是否異常，還需要從實(shí)際案例中積累經(jīng)驗(yàn)和證據(jù).

1 故障的發(fā)現(xiàn)和確認(rèn)

2013年5月15日某110kV變電所進(jìn)行例行金屬氧化鋅避雷器帶電測(cè)試工作，測(cè)試前試驗(yàn)人員發(fā)現(xiàn)某線路避雷器C相在線監(jiān)測(cè)儀所顯示的運(yùn)行中全電流有效值明顯偏大，隨后進(jìn)行帶電測(cè)試，發(fā)現(xiàn)C相數(shù)據(jù)異常，見表1.

表1 2013年避雷器帶電檢測(cè)數(shù)據(jù)

表2 2012年避雷器普測(cè)數(shù)據(jù)

對(duì)以上數(shù)據(jù)進(jìn)行分析：

（1）本次帶電測(cè)試中C相全電流值較其他相和去年數(shù)據(jù)（見表2）均明顯偏高，初步推斷C相避雷器可能存在缺陷.避雷器帶電測(cè)試中的全電流是流過(guò)金屬氧化鋅閥片的電流矢量和，由阻性電流和容性電流構(gòu)成，容性電流只決定金屬氧化鋅閥片上的電壓分布，而絕對(duì)值較小的阻性電流決定了運(yùn)行電壓下金屬氧化鋅閥片的發(fā)熱情況.全電流數(shù)值的顯著升高通常是由于金屬氧化鋅閥片的內(nèi)部受潮造成的.

（2）C相阻性電流峰值較其他相和去年數(shù)據(jù)也明顯偏高，已超過(guò)全電流峰值的1／2；電壓電流角較其他相和去年數(shù)據(jù)均明顯偏低，由此可判斷為金屬氧化鋅閥片發(fā)生了嚴(yán)重劣化.避雷器帶電測(cè)試時(shí)用電壓電流角從全電流中分解出阻性電流，當(dāng)金屬氧化鋅閥片發(fā)生劣化時(shí)電壓電流角減小、阻性電流上升，此時(shí)金屬氧化鋅閥片在運(yùn)行電壓下的發(fā)熱量明顯增大，當(dāng)發(fā)熱量積聚破壞避雷器的熱穩(wěn)定時(shí)最終可能導(dǎo)致避雷器爆炸.

測(cè)試值的異常均表明該避雷器金屬氧化鋅閥片可能發(fā)生了嚴(yán)重的老化和劣化，應(yīng)立即將該避雷器停運(yùn)并做進(jìn)一步的檢查，否則將危及電網(wǎng)的安全運(yùn)行.

隨后立即將疑似故障避雷器停運(yùn)，并對(duì)其進(jìn)行診斷性試驗(yàn).一次絕緣電阻C相為5 MΩ，其余2相均為5 000 MΩ；C相直流泄漏試驗(yàn)中電壓升至20 k V時(shí)直流發(fā)生器便由于過(guò)電流保護(hù)跳閘（2006年預(yù)試時(shí)參考電壓為151.1 k V）.由此可確認(rèn)該避雷器已嚴(yán)重劣化，不可繼續(xù)運(yùn)行，必須進(jìn)行更換.

2 解體研究

圖1 底部外觀圖

圖2 底部圖

為了進(jìn)一步探討本案例中金屬氧化鋅避雷器劣化的原因和具體細(xì)節(jié)，2013年5月21日對(duì)拆回的故障避雷器進(jìn)行了解體試驗(yàn).

通過(guò)整體外觀檢查發(fā)現(xiàn)該避雷器的底板已嚴(yán)重銹蝕脫落，從底部將避雷器拆開，發(fā)現(xiàn)底部密封圈已劣化、失去密封作用，金屬密封部件已嚴(yán)重銹蝕（見圖1）.

拆解過(guò)程中發(fā)現(xiàn)避雷器內(nèi)部嚴(yán)重受潮、內(nèi)部硅膠已完全變色、金屬氧化鋅閥片潮濕并存在嚴(yán)重積露、上部絕緣筒放電痕跡明顯（見圖2）.

進(jìn)一步觀察發(fā)現(xiàn)很多氧化鋅閥片表面嚴(yán)重氧化銹蝕，于是對(duì)氧化鋅閥片進(jìn)行絕緣電阻測(cè)試.見圖3、表3.

表3 氧化鋅閥片各段絕緣電阻值

由表3發(fā)現(xiàn)，1～4段氧化鋅閥片的絕緣電阻值明顯偏低，對(duì)這4段進(jìn)一步進(jìn)行拆解檢查.

圖3 氧化鋅閥片分段檢查圖

由表4～表7中數(shù)據(jù)說(shuō)明避雷器中上部氧化鋅閥片已經(jīng)由于受潮、氧化而嚴(yán)重劣化，使氧化鋅閥片絕緣電阻值顯著下降，其中很多閥片絕緣已跌零.

表4 段1各閥片絕緣電阻值

表5 段2各閥片絕緣電阻值

表6 段3各閥片絕緣電阻值

表7 段4各閥片絕緣電阻值

通過(guò)對(duì)該避雷器的解體試驗(yàn)，可以找出故障發(fā)生的原因.由于底板銹蝕和密封圈劣化，潮氣慢慢滲透進(jìn)入避雷器內(nèi)部，造成避雷器內(nèi)部銹蝕、積露，特別是中上部潮氣聚集，最終造成金屬氧化鋅閥片大面積劣化、老化，使流過(guò)避雷器的全電流和阻性電流急劇上升，如未及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能造成嚴(yán)重事故.

3 結(jié)論

本次缺陷處理為當(dāng)前狀態(tài)檢修環(huán)境下較典型的發(fā)現(xiàn)缺陷、排除故障案例.從例行性試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，到診斷性試驗(yàn)確認(rèn)故障并對(duì)其進(jìn)行更換，最后對(duì)該避雷器解體，各種狀態(tài)檢修的手段在各個(gè)階段起到了應(yīng)有的作用.特別是最后的解體過(guò)程，為今后金屬氧化鋅避雷器帶電測(cè)試數(shù)據(jù)的分析提供了可靠依據(jù)，有效提升了帶電檢測(cè)技術(shù)水平，對(duì)完善整個(gè)狀態(tài)檢修體系有著重大意義，同時(shí)也得出了預(yù)防和發(fā)現(xiàn)類似缺陷的措施：

（1）定期對(duì)運(yùn)行中金屬氧化鋅避雷器進(jìn)行外觀巡查和紅外測(cè)溫，加強(qiáng)監(jiān)視在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)必須高度重視，立即處理；

（2）對(duì)運(yùn)行中避雷器進(jìn)行帶電測(cè)試必須認(rèn)真分析現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，對(duì)比歷年記錄，當(dāng)數(shù)據(jù)有突變時(shí)應(yīng)結(jié)合其他帶電測(cè)試和停電檢查的手段查明原因，不可麻痹大意.

近幾年我國(guó)電力工業(yè)飛速發(fā)展，有限的檢修維護(hù)人員與龐大的輸變電設(shè)備數(shù)量形成了突出的矛盾.為了節(jié)約人力物力，提高工作效率，實(shí)施狀態(tài)檢修技術(shù)已是一種趨勢(shì).加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)巡查，完善在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，帶電檢測(cè)項(xiàng)目的綜合運(yùn)用是防止發(fā)生設(shè)備故障的有效措施.

［1］Q／GDW 168－2008，輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程［S］.

［2］李建明.高壓電氣設(shè)備試驗(yàn)方法［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2001.