電廠配電裝置避雷器接地故障檢測分析及構(gòu)建解析

竇國翠

【摘 要】2009年3月7日，新東北電氣公司使用JH3000-2型SF6電氣設(shè)備分解產(chǎn)物檢測儀對同批次的8臺500kV罐式避雷器進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)有7臺的SO2、H2S含量都很高，CO少量，儀器專家系統(tǒng)診斷認(rèn)為該氣室嚴(yán)重放電性故障，但未涉及固體絕緣材料的分解，應(yīng)盡快停電檢查；一臺SO2：8.2μl/L，H2S：2.5μl/L，CO也少量，儀器專家系統(tǒng)診斷認(rèn)為該氣室存在局部放電，建議半年內(nèi)復(fù)檢，以策安全。目前電力行業(yè)對避雷器的常規(guī)檢測項(xiàng)目主要有阻性電流、容性電流和全電流電流。在發(fā)現(xiàn)避雷器異常后，進(jìn)行常規(guī)項(xiàng)目和超聲波局部放電測試，結(jié)果均正常。在當(dāng)晚的分析會上，就這批避雷器質(zhì)量有沒有問題和要不要停電解體檢查？展開了深入的討論。檢修人員根據(jù)分解產(chǎn)物的含量和特征組分情況，經(jīng)過綜合診斷認(rèn)為該設(shè)備內(nèi)部存在嚴(yán)重的懸浮電位放電，同批次的產(chǎn)品存在共性，應(yīng)盡快停電檢查。其余避雷器運(yùn)回生產(chǎn)廠家進(jìn)行解體檢查，故障情況與B相相似。經(jīng)分析，這批避雷器的故障原因是由于在裝配避雷器芯體時(shí)，電阻片穿芯桿的金具沒有壓緊，在運(yùn)行中不斷振動使金具、碟簧和墊片之間松動，產(chǎn)生懸浮電位放電放電，使SF6氣體分解產(chǎn)生SO2、H2S的同時(shí)，且與金具、碟簧和墊片等金屬反應(yīng)產(chǎn)生了大量灰白色的金屬氟化物粉末；由于這些金屬氟化物為極性物質(zhì)，在電場作用下不斷運(yùn)動，當(dāng)粉末漂浮到帶電部件與罐體內(nèi)腔之間達(dá)到放電條件時(shí)，將引起對殼放電。通過這次避雷器故障的檢測，再次表明應(yīng)用分解產(chǎn)物含量測試能有效地診斷SF6電氣設(shè)備內(nèi)部故障。

【關(guān)鍵詞】避雷針；獨(dú)立避雷針；構(gòu)架避雷針；變電所

1.獨(dú)立避雷針

為確保變電站中最重要而絕緣較弱的主變壓器的絕緣免受反擊的威脅，要求在裝設(shè)避雷針的構(gòu)架附近埋設(shè)輔助集中接地裝置，且避雷針與主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)到變壓器接地線到主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)，沿接地體的距離不得小于15米；由于變壓器的絕緣較弱又是變電所中最重要的設(shè)備。在變壓器的門型構(gòu)架上，不允許裝避雷針。

避雷針在高度h處的電位ua為

接地裝置上的電位ue為

式中Ri——避雷針的沖擊接地電阻，Ω；

L0——避雷針單位高度的等值電感，μH/m；

h——避雷針校驗(yàn)點(diǎn)的高度，m；

i——流過避雷針的雷電流，kA；

取空氣間隙擊穿場強(qiáng)為Ea（kV/m），避雷針與被保護(hù)設(shè)備或其構(gòu)架間的空中距離應(yīng)為：

取土壤的平均擊穿場強(qiáng)為Ee（kV/m），避雷針接地裝置與被保護(hù)設(shè)備接地裝置之間的地中距離應(yīng)為：

我國標(biāo)準(zhǔn)推薦用下面兩個(gè)公式校核獨(dú)立避雷針與被保護(hù)設(shè)備之間的空氣距離Sa和地中距離Se

Sa≥0.2Ri+0.1h

Se≥0.3Ri

Sa不宜小于5m，Se 不宜小于3m。

在一般土壤中避雷針（線）的工頻接地電阻不宜大于10Ω。對110kV及以上的配電裝置，由于電氣設(shè)備的絕緣水平較高，可將避雷針裝設(shè)在配電裝置的架構(gòu)或房頂上，但在土壤電阻率較大的地區(qū)（ρ>1000Ω·m），宜裝設(shè)獨(dú)立避雷針。

2.構(gòu)架避雷針

66kV的配電裝置，允許將避雷針裝設(shè)在配電裝置的架構(gòu)或房頂上，但在土壤電阻率ρ>500Ω·m的地區(qū)，宜裝設(shè)獨(dú)立避雷針。35kV及以下高壓配電裝置架構(gòu)或房頂上不宜裝設(shè)避雷針。

架構(gòu)避雷針的接地是利用發(fā)電廠、變電站的主接地網(wǎng)，但應(yīng)在其附近裝設(shè)輔助集中接地裝置，并且架構(gòu)避雷針與主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)至變壓器的接地線與主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)之間，沿接地體的長度不得小于15m。

關(guān)于線路終端桿塔上的避雷線能否與變電站架構(gòu)相連，也按是否發(fā)生反擊的原則處理。當(dāng)線路電壓等級在110kV及以上時(shí)，允許將避雷線引至出線的門型架構(gòu)上，當(dāng)土壤電阻率大于1000Ω·m時(shí)，應(yīng)裝設(shè)集中接地裝置。

當(dāng)土壤電阻率ρ<500Ω·m時(shí)，35kV～60kV線路的避雷線允許連接到出線門型架構(gòu)上，但應(yīng)設(shè)集中接地裝置。在ρ>500Ω·m的地區(qū)，避雷線應(yīng)終止于線路終端桿塔，從線路終端桿塔到配電裝置架構(gòu)之間的一檔線路由獨(dú)立避雷針保護(hù)，也可在線路終端桿塔上裝設(shè)避雷針。

為了不發(fā)生反擊事故，避雷線與被保護(hù)設(shè)備之間的空氣距離Sa及避雷線的接地裝置與被保護(hù)設(shè)備接地裝置之間的地中距離Se應(yīng)足夠大，且避雷線絕緣端的絕緣子串應(yīng)有足夠的絕緣強(qiáng)度，以防止反擊事故的發(fā)生。

當(dāng)避雷線一端絕緣時(shí)，雷擊絕緣子串附近的避雷線開路端c點(diǎn)的過電壓最高。該點(diǎn)的過電壓uc可按下式計(jì)算：

式中 L0——避雷線與接地架構(gòu)單位長度的平均電感，μH/m；

△l——避雷線上校驗(yàn)的雷擊點(diǎn)與接地支柱的距離，m；

h——避雷線支柱的高度，m。

一般情況下，避雷針、避雷線的Sa不宜小于5m，Se不宜小于3m。避雷線一端絕緣時(shí)絕緣子串的片數(shù)，按雷擊絕緣子串附近避雷線不致使絕緣子串閃絡(luò)的條件選擇。

關(guān)于線路終端桿塔上的避雷線能否與變電站架構(gòu)相連，按是否發(fā)生反擊的原則處理。當(dāng)線路電壓等級在110kV及以上時(shí)，允許引至出線的門型架構(gòu)上，土壤電阻率大于1000Ω·m時(shí)，應(yīng)裝設(shè)集中接地裝置。土壤電阻率ρ<500Ω·m時(shí)，35kV～60kV線路的避雷線允許連接到出線門型架構(gòu)上，但應(yīng)設(shè)集中接地裝置。當(dāng)ρ>500Ω·m時(shí)，避雷線應(yīng)終止于線路終端桿塔，從線路終端桿塔到屋外配電裝置架構(gòu)之間的一檔線路由避雷針保護(hù)。

3.變電所進(jìn)線段的保護(hù)作用

（1）為使變電所內(nèi)避雷器能可靠地保護(hù)電氣設(shè)備，必須限制流經(jīng)避雷器的電流幅值不超過5kA（330kV-500kV為10kA）、限制侵入波陡度α不超過一定的允許值。

（2）35-110kV無避雷線線路，雷擊變電所附近導(dǎo)線時(shí)，兩者都有可能超過。

（3）進(jìn)線段保護(hù)是指在臨近變電所1-2km的一段線路上加強(qiáng)防雷保護(hù)措施，從而使避雷器雷電流的幅值和陡度都降低到合理范圍內(nèi)。 [科]