高電壓等級MOA的事故原因分析

李浩++汪壘++易靜

摘 要：近年來MOA（金屬氧化物避雷器，本文特指氧化鋅避雷器）以其具有保護(hù)性能好、無工頻續(xù)流、可以帶電測試等優(yōu)良性能而廣泛地應(yīng)用于電力系統(tǒng)，作為其過電壓的防護(hù)設(shè)備。但是，隨著MOA的大量推廣應(yīng)用，它所發(fā)生的事故也在逐年上升，多次出現(xiàn)預(yù)試時MOA的各項(xiàng)參數(shù)都沒有超標(biāo)，投入運(yùn)行后不久，卻發(fā)生了爆炸事故。且這些事故大多發(fā)生在氣溫較高、天氣晴朗、系統(tǒng)沒有任何操作的情況下，給電力系統(tǒng)帶來了很大危害。這是什么原因造成的？如何才能準(zhǔn)確有效地預(yù)防MOA的這種突發(fā)性事故，國內(nèi)外都進(jìn)行了大量深入地研究和分析，但到目前為止仍沒有很好的解決方法。本文也是為解決這一問題進(jìn)行的一種理論分析和探討。

關(guān)鍵詞：帶電測試 防護(hù)設(shè)備 無工頻續(xù)流

中圖分類號：TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）09（a）-0106-01

1 MOA的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

MOA的主要組成部分是用MOR（氧化鋅避雷器閥片稱為MOR）疊裝起來再固定后，裝入瓷套內(nèi)或復(fù)合絕緣子套內(nèi)。不同電壓等級的MOA所疊加的MOR的數(shù)量不同，電壓等級越高，所用MOR的數(shù)量越多。整只氧化鋅避雷器的MOR柱稱為芯組，它一般是用環(huán)氧樹脂桿緊固。緊固后的芯組裝入環(huán)氧樹脂絕緣筒內(nèi)，然后再裝入瓷套內(nèi)，上下緊固、抽取真空后，充以純凈干燥的氮?dú)?，MOA的基本結(jié)構(gòu)。

2 MOA的損壞原因

根據(jù)對MOR的加速老化試驗(yàn)及其理論計算，得出MOA的壽命多達(dá)100年。目前已可靠運(yùn)行十多年的MOA也是比較多的。但是，近年來MOA所發(fā)生的事故以及退出運(yùn)行的也在逐年增多。是什么原因?qū)е翸OA在運(yùn)行中發(fā)生損壞呢？一般可以認(rèn)為有以下幾種因素。

2.1 MOA的電位梯度分布不均勻

運(yùn)行中的MOA在各種分布電容的作用下，它的電位梯度的分布是不均勻的，而MOA在運(yùn)行過程中經(jīng)常承受系統(tǒng)的相電壓，從而使MOA的芯組中最上面的幾片MOR經(jīng)常承受的電壓較高，流過的電流較大。由于這種因素芯組中上面的幾片MOR 容易劣化。如果上部MOR劣化后，與之相臨的下面幾片MOR也在同樣的道理下造成劣化，最終導(dǎo)致整只MOA徹底損壞。從國外進(jìn)口的MOA已發(fā)現(xiàn)有多相110 kV及以上的產(chǎn)品是由這種原因?qū)е碌氖鹿?，而國產(chǎn)的到目前為止還很少發(fā)現(xiàn)。

2.2 MOR自身劣化造成的整只MOA損壞

MOR是由氧化鋅和其它微量化合物經(jīng)混合、造粒、成型、高溫?zé)Y(jié)而成。它的伏安特性曲線。當(dāng)它兩端電壓升高時，流過它的電流呈非線性增大；電壓降低時，流過它的電流呈非線性減小。正是由于它具有這種優(yōu)良的非線性，才能夠達(dá)到在電力系統(tǒng)中限制過電壓的目的。

2.3 MOA漏氣造成的損壞

MOA是靠它的上下法蘭盤加密封墊用螺絲緊固后進(jìn)行密封的。這種結(jié)構(gòu)有可能在制造過程中螺絲的緊固程度不均勻或因密封孔密封不嚴(yán)等因素造成的漏氣；另外還有因?yàn)槊芊庀鹉z墊在長期室外運(yùn)行后，橡膠墊自身經(jīng)受較為惡劣的自然條件后老化失去彈性產(chǎn)生漏氣。MOA漏氣后就會在氣溫較高時呼出氣體，而在氣溫較低時吸入氣體。正是由于這種呼吸作用使得空氣中的水分和塵埃進(jìn)入了MOA的腔體內(nèi)部。

那么為什么在MOA腔體內(nèi)進(jìn)入一定量的潮濕氣體和塵埃后，用帶電測試和在線全電流表，甚至是直流預(yù)試都不能準(zhǔn)確、及時地發(fā)現(xiàn)有缺陷的MOA呢？MOA的事故又為什么多發(fā)生在天氣晴朗、氣溫較高的中午或午后，且系統(tǒng)多無操作的情況下呢？

由于MOA只有在溫度較低的夜晚和雨天才能吸氣，因而會將空氣中的水分和塵埃帶入MOA的腔體內(nèi)部。進(jìn)入腔體中的水分會在重力的作用下沉集于腔體的底部， 也有少部分的水分會結(jié)露于MOA內(nèi)部的環(huán)氧樹脂絕緣桿、絕緣筒及瓷套內(nèi)表面上，而進(jìn)入的灰塵則會在強(qiáng)電場的作用下聚積在MOA的上部電極附近，因此MOA的上電極表面就會首先產(chǎn)生放電，當(dāng)水分和灰塵的濃度還不足夠大時，放電會使電極附近的灰塵干燥，水分蒸發(fā)并沉積于MOA的底部，從而阻止了放電橋路的形成和放電量的進(jìn)一步增大。通過這種長期的呼吸作用，就會使外界的水分和灰塵大量的進(jìn)入MOA的內(nèi)部。

在氣溫較低時，MOA腔體內(nèi)部的水分多是液體且沉積于低部的，腔體內(nèi)部的濕度不會很大，因此MOA的全電流和阻性電流都不會增加太多，所以通過帶電測試、在線全電流測試和直流預(yù)試都是很難發(fā)現(xiàn)問題的。當(dāng)氣溫升高后沉積于底部的大量水分氣化形成水蒸氣并結(jié)露于絕緣桿、絕緣筒及瓷套的內(nèi)表面，這時放電干燥和結(jié)露是一個互相可逆的動態(tài)過程。只有在能夠形成放電通道這一臨界點(diǎn)前，流過MOA的全電流和阻性電流才會有明顯的增大，直流1mA電壓才會有明顯的降低，若這時進(jìn)行預(yù)試才能夠發(fā)現(xiàn)缺陷。這就是預(yù)試時MOA的各項(xiàng)參數(shù)都合格，可是在投入運(yùn)行后時間不長就突然發(fā)生爆炸事故的原因。

通過解剖多相發(fā)生爆炸事故后的MOA，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)都能夠找到放電通道，放電通道多半集中于環(huán)氧樹脂絕緣筒和固定MOR的環(huán)氧樹脂絕緣桿上，僅有少數(shù)放電通道是在MOA瓷套內(nèi)壁上，放電通道極少出現(xiàn)在MOR芯組的外表面上。有的MOA的底部仍存有大量的水，最多的一只多達(dá)半公斤。這些事實(shí)足以證明本論點(diǎn)的正確。通過對它們的解剖還發(fā)現(xiàn)，爆炸后的MOA下部的MOR基本上都沒有損壞，甚至是MOA最上部的MOR也僅是電極和它的邊緣涂敷材料被燒毀，但擊穿的極少，且它的性能基本上是沒有發(fā)生變化的，因此說MOA受潮后MOR的性能變差，才導(dǎo)致MOA爆炸的說法是不科學(xué)的。

3 結(jié)論

通過對MOA的事故原因分析可知，投入運(yùn)行的MOA損壞的大部分原因都是首先產(chǎn)生局部放電，所以僅通過測量它的全電流和阻性電流及每年一次的直流預(yù)試是不夠的，還需要增加對MOA的局部放電的測試，最好能夠開發(fā)出MOA在線局放測試儀，才能比較好地預(yù)防MOA發(fā)生爆炸事故。endprint