一起金屬氧化物避雷器帶電檢測數(shù)據(jù)異常的處理及防范

何 萍,朱 穎,宴年平，汪曉明

（1.國網(wǎng)江西省電力公司檢修分公司，江西南昌 330096；2.國網(wǎng)江西省電力公司贛東北供電公司，江西樂平 333300；3.國網(wǎng)江西省電力科學(xué)研究院，江西南昌 330096；4.國網(wǎng)江西省電力公司，江西南昌 330096；）

0 引言

金屬氧化物避雷器因具有優(yōu)異的非線性、保護(hù)性能好、通流容量大、結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，逐漸取代其他類型的避雷器，成為電力系統(tǒng)中過電壓防護(hù)的主要設(shè)備。但近年來，避雷器故障的發(fā)生相對(duì)頻繁，國內(nèi)已發(fā)生了多起避雷器故障[1-4]，嚴(yán)重威脅了電網(wǎng)的安全運(yùn)行。因此，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理避雷器的隱患缺陷，對(duì)保障電網(wǎng)設(shè)備和電力系統(tǒng)安全運(yùn)行具有重要意義。近期，公司成功發(fā)現(xiàn)并處理了一臺(tái)隱患缺陷避雷器，缺陷的發(fā)現(xiàn)、診斷及處理過程值得重視和借鑒。

1 隱患缺陷發(fā)現(xiàn)情況

某220 kV變電站110 kVⅠ段母線避雷器型號(hào)為Y10WZ-102/266 W，2008年8月生產(chǎn)，2008年10月投運(yùn)。

2013年6月22日，在全站紅外熱成像檢測時(shí)，發(fā)現(xiàn)110 kVⅠ段母線C相避雷器紅外測溫?cái)?shù)據(jù)異常，C相紅外測溫圖譜，見圖1。

圖1 異常的避雷器紅外成像圖譜

測試結(jié)果顯示，C相避雷器上端有一點(diǎn)溫度最高為34.2 ℃，頂部溫度最低為30.1 ℃，最大溫差為4.1 K。測試時(shí)，環(huán)境溫度25.5 ℃，濕度70%，發(fā)射率0.98。根據(jù)帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范規(guī)定“避雷器屬于電壓制熱型設(shè)備，正常為整體輕微發(fā)熱，較熱點(diǎn)一般在靠近上部且不均勻，多節(jié)組合從上到下各節(jié)溫度遞減，引起整體發(fā)熱或局部發(fā)熱溫差達(dá)到0.5～1 K 時(shí)為異常發(fā)熱”[5]，C相避雷器內(nèi)部可能存在異常。

2013年7月2日對(duì)110 kVⅠ段母線避雷器三相分別進(jìn)行了全電流及阻性電流帶電測試，測試數(shù)據(jù)見表1。

A 相、B 相、C 相避雷器的全電流測試值分別為0.877 mA、0.649 mA、1.002 mA，與初值相比分別增加了36.39%、28.77%、62.93%，阻性電流分別為0.297 mA、0.091 mA、0.341 mA，與初值相比分別增加了275.95%、51.67%、348.68%。A 相、C 相的測試數(shù)據(jù)不符合“阻性電流初值差≤50%，且全電流初值差≤20%”的要求[6]，且阻性電流均超過了1倍，應(yīng)停電檢查。

表1 全電流和阻性電流測試數(shù)據(jù)

2 停電檢測情況

設(shè)備停運(yùn)后，對(duì)A相、B相、C相避雷器分別進(jìn)行了直流U1mA及0.75倍U1mA下泄漏電流測試，測試結(jié)果見表2。

表2 直流泄漏試驗(yàn)數(shù)據(jù)

A 相、B 相、C 相避雷器的U1mA分別為141.1 kV、157 kV、124.5 kV，與初值相比，初值差分別為-9.82%、0.86%、-20.85%，不滿足“U1mA初值差不超過±5%，且不低于GB11032規(guī)定值（110 kV的規(guī)定值為148 kV）”[6]。A相、B相、C相避雷器的0.75U1mA下泄漏電流分別為268 μA、17 μA、357 μA，A相、C相測試數(shù)據(jù)不滿足“5%U1mA初值差≤30%，或≤50 μA”的要求[6]。

A相、C相避雷器的兩項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)均不符合規(guī)程的要求，可以確定110 kVⅠ段母線避雷器A 相、C 相存在嚴(yán)重缺陷。

運(yùn)行單位對(duì)A相、B相、C相避雷器進(jìn)行了更換。

3 解體檢查情況

對(duì)A相、B相、C相避雷器均進(jìn)行了解體檢查，結(jié)果如下：

1）A 相避雷器上端密封圈存在壓偏現(xiàn)象，且已嚴(yán)重變形，約三分之一密封圈未壓入鋁合金電極內(nèi)，脫落在外，見圖2；A相避雷器限位圈部分脫離限位凹槽，且發(fā)生斷裂，見圖3；抽出A 相避雷器芯體，發(fā)現(xiàn)電阻片間的白色合金出現(xiàn)氧化并形成白色粉末，部分相鄰兩閥片接縫處也有不同程度的黃色水漬痕跡，見圖4。

圖2 存在安裝缺陷的密封圈（A相）

圖3 斷裂的限位圈（A相）

圖4 芯體有銹蝕（A相）

2）B 相避雷器上端密封圈也存在壓偏現(xiàn)象，且也已變形，限位線圈部分?jǐn)嗔?，見圖5；密封橡皮已部分老化，表面形成白色顆粒狀粉末，但密封性能暫未破壞，見圖6。

3）C 相避雷器上端密封圈也存在壓偏現(xiàn)象，且已嚴(yán)重變形，約三分之一橡皮線圈未壓入鋁合金電極內(nèi)，脫落在外，限位圈部分脫離限位凹槽，且發(fā)生斷裂，見圖7；抽出C相避雷器芯體，發(fā)現(xiàn)電阻片間的白色合金出現(xiàn)氧化并形成白色粉末，見圖8。

圖5 斷裂的限位圈（B相）

圖6 老化的密封圈（B相）

圖7 斷裂的限位圈（C相）

圖8 芯體有銹蝕（C相）

4 原因分析

根據(jù)A 相、B 相、C 相避雷器帶電測試和停電試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并結(jié)合設(shè)備的解體檢查情況，可以認(rèn)定避雷器缺陷產(chǎn)生的原因：

1）A 相、B 相、C 相避雷器在生產(chǎn)安裝過程中出現(xiàn)失誤，上端密封圈未全部壓入鋁合金電極內(nèi)，出現(xiàn)了偏離；限位圈部分脫離限位凹槽，且發(fā)生了斷裂，造成密封橡皮直接與外部空氣接觸。

2）A 相和C 相避雷器的密封圈在長時(shí)間運(yùn)行下，密封橡皮逐漸老化，最終密封被破壞，水汽進(jìn)入避雷器密封腔內(nèi)，導(dǎo)致避雷器芯體受潮劣化。

3）A 相和C 相電阻片的受潮劣化引發(fā)絕緣下降，導(dǎo)致避雷器阻性電流和全電流增大，并使得電阻片發(fā)熱。

4）B 相避雷器因?yàn)槊芊庑晕幢黄茐模约t外測溫、全電流無異常；但由于密封圈已經(jīng)老化，所以阻性電流增加較大。

5 結(jié)論及防范措施

避雷器上端密封工藝把關(guān)不嚴(yán)，致使避雷器密封被破壞，內(nèi)部受潮是導(dǎo)致設(shè)備檢測數(shù)據(jù)異常的主要原因，系產(chǎn)品本身質(zhì)量原因。

1）避雷器生產(chǎn)廠家要嚴(yán)格控制制造、組裝工藝，加強(qiáng)設(shè)備出廠檢測管控，切實(shí)提高設(shè)備質(zhì)量，避免因設(shè)備安裝失誤，出現(xiàn)密封不良等質(zhì)量問題。

2）避雷器的受潮及電阻片的老化將造成阻性電流和全電流的增大，并使得電阻片發(fā)熱。利用運(yùn)行中持續(xù)電流檢測（帶電）和紅外熱成像檢測等帶電檢測技術(shù)可以快速、方便地發(fā)現(xiàn)避雷器缺陷，避免避雷器的狀態(tài)進(jìn)一步惡化。

3）避雷器出廠及交接驗(yàn)收試驗(yàn)對(duì)一些隱藏的缺陷不一定能發(fā)現(xiàn)。避雷器投運(yùn)后，其狀態(tài)可能發(fā)生較大變化，因此應(yīng)加強(qiáng)帶電檢測。

4）紅外熱成像檢測和運(yùn)行中持續(xù)電流檢測均能準(zhǔn)確反映出避雷器的運(yùn)行狀況，運(yùn)行中要嚴(yán)格按照帶電測試周期的要求開展帶電檢測。帶電檢測數(shù)據(jù)異常時(shí)，應(yīng)結(jié)合停電試驗(yàn)數(shù)據(jù)綜合判斷設(shè)備狀態(tài)，確保避雷器的安全運(yùn)行。

5）金屬氧化物避雷器存在隱患故障時(shí)，交流泄漏全電流和泄漏電流阻性分量都會(huì)增大，但泄漏全電流沒有阻性分量的變化明顯。因此，可以通過加裝避雷器阻性電流在線監(jiān)測儀的方式，提高避雷器運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控的靈敏性。

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