金屬氧化物避雷器發(fā)熱缺陷檢測及處理方案分析

孫鵬 邊宏超 袁兆軍 王慶水

(國網(wǎng)淄博供電公司,山東淄博 255000)

金屬氧化物避雷器發(fā)熱缺陷檢測及處理方案分析

孫鵬 邊宏超 袁兆軍 王慶水

(國網(wǎng)淄博供電公司,山東淄博 255000)

金屬氧化物避雷器存在發(fā)熱缺陷會(huì)對電氣設(shè)備安全運(yùn)行造成嚴(yán)重影響,針對實(shí)際中遇到的一起110kV避雷器發(fā)熱案例進(jìn)行了試驗(yàn)和解體,分析了產(chǎn)生故障的原因和預(yù)防措施,為今后更好的開展避雷器故障檢測和處理提供支撐。

氧化鋅避雷器 發(fā)熱 檢測 維護(hù)措施

金屬氧化物避雷器MOA是目前變電站限制雷電侵入波過電壓的主要設(shè)備，常用的無間隙氧化鋅避雷器其閥片具有著高涌流能力和很好的非線性特征，有效保護(hù)電氣設(shè)備避免因過電壓而造成絕緣擊穿。如果避雷器存在發(fā)熱等缺陷將失去保護(hù)作用，造成設(shè)備損壞甚至變電站停電等事故，因此運(yùn)行中必須對避雷器工作狀態(tài)和性能進(jìn)行檢測。在利用紅外線精確測溫技術(shù)對某變電站110kV II母線避雷器進(jìn)行測試時(shí)，發(fā)現(xiàn)B相避雷器呈現(xiàn)出發(fā)熱趨勢，對此本文進(jìn)行了深入分析。

1 避雷器熱缺陷基本情況

110kV II母線所采用的避雷器為YH10WZ-100/200型無間隙氧化鋅避雷器，內(nèi)部由氧化鋅閥片串聯(lián)疊裝而成直接承受電網(wǎng)運(yùn)行電壓，正常情況下氧化鋅閥片具有較高的涌流能力和非線性特征，絕緣外套由硅橡膠和高強(qiáng)度環(huán)氧玻璃纖維套管制成。該避雷器戶外配置，常年經(jīng)受雨雪、污穢及溫度變化的影響，運(yùn)行環(huán)境較為惡劣，試驗(yàn)人員8月27日在紅外精確測溫時(shí)發(fā)現(xiàn)B相避雷器中上部存在發(fā)熱，最高溫度達(dá)34.9℃，下部溫度29.6℃，單節(jié)溫差較大，并對3相避雷器進(jìn)行了帶電測試：A相全電流0.607mA、阻性電流峰值0.094mA，B相全電流0.709mA、阻性電流峰值0.111mA，C相全電流0.613mA、阻性電流峰值0.097mA。

停電后將故障避雷器拆除并剝離復(fù)合外套，對整體氧化鋅閥片進(jìn)行了直流試驗(yàn)，剝除復(fù)合外套后0.75倍U1mA的泄漏電流值由原來的204uA下降到150uA，但是仍超出50uA的狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)。

2 發(fā)熱缺陷原因分析

2.1 解體查看

將氧化鋅閥片外的環(huán)氧樹脂外包殼分節(jié)切割和拆除，并注意了內(nèi)部結(jié)構(gòu)的保護(hù)。解體后發(fā)現(xiàn)氧化鋅閥片外絕緣層皮存在鼓脹現(xiàn)象，可見抽真空時(shí)可能存在密封不嚴(yán)。剝開外絕緣皮，發(fā)現(xiàn)氧化鋅閥片從上至下的四分之三區(qū)域存在白色粉末物體，并且只是分布在一側(cè)，并沒有散布在整體外表面，由紅外圖譜與氧化鋅閥片可見光照片對比可以看出，發(fā)熱閥片范圍和白色粉狀物分布范圍存在一致的對應(yīng)關(guān)系，均是自高壓端至下的三分之二，并且紅外圖譜顯示避雷器在某一側(cè)溫度是最高的36.4℃，其他側(cè)面溫度相對較低2～3℃。

2.2 發(fā)熱原因分析

造成金屬氧化物避雷器泄漏電流和阻性電流異常通常有以下幾個(gè)方面原因。

(1)避雷器內(nèi)部受潮。密封不良如運(yùn)輸過程中橡膠絕緣外套受損出現(xiàn)了一些細(xì)微的裂紋、密封膠圈永久性壓縮變形等使潮氣侵入閥片；由于環(huán)境溫度冷熱交替，避雷器內(nèi)空氣膨脹收縮的呼吸作用，使可能存在的微小漏孔逐步擴(kuò)大，形成潮氣進(jìn)入通道。當(dāng)氧化鋅閥片受潮，運(yùn)行中會(huì)造成泄漏電流增大，嚴(yán)重時(shí)可能出現(xiàn)沿閥片柱表面和絕緣套內(nèi)壁表面的放電，甚至引起爆炸。

(2)閥片本身老化引起故障。由于氧化鋅閥片直接接入電網(wǎng)電壓，長期在工頻或諧振過電壓作用下避雷器絕緣性能會(huì)不斷劣化，當(dāng)泄漏電流流過閥片時(shí)其中有功分量將使閥片本身發(fā)熱，造成其伏安特性變化，長期發(fā)熱導(dǎo)致溫升的后果是加速老化，陷入惡循環(huán)，直至發(fā)生熱擊穿。

(3)環(huán)境污穢影響引起的避雷器損壞。當(dāng)環(huán)境污穢及在高溫環(huán)境下，極易造成避雷器電場分布不均，在避雷器上部靠近法蘭處電流很大更易引起老化。根據(jù)以往運(yùn)檢記錄可知，避雷器故障大多發(fā)生在夏季高溫污穢地區(qū)。而且，當(dāng)避雷器絕緣外套存在污穢在雨雪作用時(shí)，避雷器內(nèi)外電位不同，使得閥片與絕緣外套間產(chǎn)生一個(gè)徑向電位差，可能造成局部放電。

(4)避雷器發(fā)生熱擊穿。當(dāng)避雷器發(fā)熱功率比散熱功率大時(shí)，熱量的積蓄可使閥片溫度升高甚至使絕緣外套熱擊穿。發(fā)熱功率由通過閥片電流的有功分量決定，因此監(jiān)測總電流中有功部分可以知道發(fā)熱功率的變化；而散熱功率取決于環(huán)境溫度、周圍介質(zhì)和避雷器結(jié)構(gòu)尺寸等因素。

該避雷器解剖后中上部氧化鋅閥片表面存在的白色粉末狀物質(zhì)應(yīng)是閥片進(jìn)水受潮后發(fā)熱產(chǎn)生的遺留物，受潮造成避雷器絕緣水平下降，使泄漏電流增大；當(dāng)內(nèi)部不能保持足夠干燥時(shí)加速閥片老化，在中上部每節(jié)閥片的壓接處，發(fā)現(xiàn)有金屬銹蝕痕跡，而底部閥片節(jié)間仍保持光亮，說明避雷器中上部閥片發(fā)生一定程度氧化。

3 處理和維護(hù)措施

針對金屬氧化物避雷器存在的發(fā)熱缺陷原因，結(jié)合國內(nèi)外近年來運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，做好防范措施：

(1)在選擇避雷器時(shí)，其氧化鋅閥片的設(shè)計(jì)、選材及裝配過程的密封、檢漏非常重要，特別是高阻層的致密性、耐潮性和絕緣性能關(guān)乎著運(yùn)行過程中性能的穩(wěn)定，把好導(dǎo)致避雷器熱缺陷的第一關(guān)。

(2)日常運(yùn)行中要加強(qiáng)定期巡視和紅外線精確測溫，特別是雷雨季節(jié)前后和易發(fā)生故障位置，及早發(fā)現(xiàn)可能存在的避雷器熱點(diǎn)，根據(jù)輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程做好相關(guān)測試工作，認(rèn)真分析直流電流1mA時(shí)的參考電壓值U1mA、75%U1mA時(shí)的泄漏電流等指標(biāo)的變化情況，如果條件允許最好進(jìn)行交流電流1mA時(shí)的參考電壓等項(xiàng)目診斷性檢測。

(3)要做好避雷器的防污措施，如定期進(jìn)行清掃或涂抹防污閃RTV，避免因絕緣外套污穢而造成散熱不良和電場分布不均勻。

(4)完善檢測記錄，對運(yùn)行中的全部避雷器分別建立技術(shù)檔案，將交接試驗(yàn)、定期測試報(bào)告、紅外精確測溫圖譜以及在線監(jiān)測儀的運(yùn)行記錄都要入檔，并與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行比較做好分析工作，加強(qiáng)全壽命周期管理。

4 結(jié)語

氧化鋅避雷器發(fā)熱缺陷對設(shè)備和電網(wǎng)安全運(yùn)行有著較大的影響，根據(jù)多年運(yùn)行記錄和國內(nèi)外相關(guān)資料，氧化鋅避雷器故障原因通常有受潮、閥片老化、污閃、雷電和諧振過電壓等，但還有部分情況原因不明，需要在今后的實(shí)際運(yùn)行中加強(qiáng)檢測分析、不斷總結(jié)，降低避雷器發(fā)熱的故障率，一方面要嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)做好測試工作，還要在運(yùn)行中積極引入各種先進(jìn)檢測手段，避免避雷器熱缺陷造成變電站停電甚至事故擴(kuò)大的情況發(fā)生。

[1]GB 11032-2010,交流無間隙金屬氧化物避雷器[S]．

[2]陳天翔、王寅仲,高壓電氣試驗(yàn).中國電力出版社[M],2005,7.

[3]趙汝國,王寶利,馮新巖.紅外測溫技術(shù)診斷氧化鋅避雷器安裝缺陷[J].高電壓技術(shù),2006(3)：118-119.

孫鵬(1983-),男,工程師,現(xiàn)從事變電檢修運(yùn)檢工作。

邊宏超(1986-),男,工程師,現(xiàn)從事高壓電氣試驗(yàn)運(yùn)檢工作。

袁兆軍(1969-),男,技師,現(xiàn)從事變電檢修運(yùn)檢工作。

王慶水(1964-),男,技師,現(xiàn)從事變電檢修運(yùn)檢工作。