一起110 kV避雷器參數(shù)異常事件分析

程現(xiàn)鐵，李 斌，杜坤坤，曾 振，國(guó) 翠

（國(guó)網(wǎng)山東省電力公司濟(jì)寧供電公司，山東 濟(jì)寧 272000）

0 引言

避雷器是電力系統(tǒng)的重要電力設(shè)備，作用是當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)危及設(shè)備的各種類型過電壓時(shí)，限制過電壓幅值，保護(hù)電力設(shè)備安全運(yùn)行。金屬氧化物避雷器由金屬氧化物閥片串聯(lián)組成，無并聯(lián)電阻和火花間隙，閥片的電阻值和通過的電流有關(guān)，電流大時(shí)電阻小，電流小時(shí)電阻大，在運(yùn)行電壓下，閥片相當(dāng)于一個(gè)很高的電阻，閥片流過很小的電流，過電流流過時(shí)，通過較大電流維持適當(dāng)?shù)臍垑?，從而起到保護(hù)設(shè)備安全的作用［1-2］。金屬氧化物避雷器具有優(yōu)良的非線性特性和較大的通流容量，在電力系統(tǒng)中已基本取代了其他類型的避雷器，廣泛應(yīng)用于各電壓等級(jí)的配電裝置、電容器組、高壓電纜、變壓器和電抗器的中性點(diǎn)、全封閉組合電器等場(chǎng)所。由于沒有放電間隙，避雷器電阻片長(zhǎng)期承受工頻電壓的作用，其內(nèi)部的電阻片特性和絕緣狀況逐漸發(fā)生變化，出現(xiàn)受潮或老化現(xiàn)象，導(dǎo)致泄漏電流超標(biāo)，嚴(yán)重影響電網(wǎng)設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行［3］。針對(duì)220 kV某變電站110 kV金屬氧化鋅避雷器在交流泄漏電流檢測(cè)過程中出現(xiàn)的異常數(shù)據(jù)，通過紅外測(cè)溫，停電例行試驗(yàn)和解體檢查確定避雷器數(shù)據(jù)異常原因。

1 帶電檢測(cè)

1.1 交流泄漏電流測(cè)試

試驗(yàn)人員使用氧化鋅避雷器帶電測(cè)試儀對(duì)避雷器進(jìn)行交流泄漏電流測(cè)試，測(cè)試運(yùn)行電壓下避雷器的電流電壓相角φ、全電流數(shù)值Ix、總阻性電流峰值Irp、阻性電流基波峰值Ir1p，測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示。Q/GDW 1168—2013《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定，阻性電流初值差不超過50%且全電流不超過20%，當(dāng)阻性電流增加0.5倍時(shí)應(yīng)縮短試驗(yàn)周期并加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，增加1倍時(shí)應(yīng)停電檢查［4］。由表1可以看出從2015年6月開始B相避雷器的阻性電流特征數(shù)據(jù)Irp和Ir1p出現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，而φ角呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，隨后縮短檢測(cè)周期，于2015年12月28日再次進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)同樣變化趨勢(shì)，但阻性電流不超過50%，全電流初值差不超過20%，未超出規(guī)程要求。2016年5月9日帶電檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示，阻性電流出現(xiàn)大幅度增長(zhǎng)，阻性電流初值差已超過100%，達(dá)到105%，全電流初值差21.6%已超過20%，φ已處于75°～77°區(qū)間，表明避雷器性能較差，與同間隔其他相測(cè)試數(shù)據(jù)相比也存在較大差值，說明避雷器異常，可能存在閥片受潮或老化的現(xiàn)象，需要進(jìn)一步檢測(cè)分析。

表1 避雷器帶電檢測(cè)數(shù)據(jù)

1.2 紅外測(cè)溫

為了進(jìn)一步確定B相避雷器是否存在異常，使用紅外測(cè)溫儀對(duì)避雷器進(jìn)行精確測(cè)溫，紅外圖像如圖1所示，由圖1可以看出避雷器上下部溫度呈現(xiàn)明顯溫度差異，上部最高溫度高于下部最高溫度1.5℃。避雷器屬于電壓致熱型設(shè)備，當(dāng)精確測(cè)溫避雷器本體不同部位溫差大于0.5℃就應(yīng)引起注意［5］，本次測(cè)溫溫差上下部溫差達(dá)到1.5℃，屬于嚴(yán)重缺陷。上部溫度高于下部溫度說明受潮或老化的閥片位于避雷器的上半部分。

圖1 B相避雷器紅外測(cè)溫圖像

2 停電試驗(yàn)與解體檢查

變電檢修人員經(jīng)申請(qǐng)調(diào)度批準(zhǔn)，在停電并做好安全措施后對(duì)避雷器進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)試避雷器1 mA時(shí)的直流參考電壓U1mA和 75%U1mA下的直流泄漏電流，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。可以看出A和C相1 mA下直流參考電壓初值差不超過±5%，75%U1mA下直流泄漏流初值差低于30%，符合規(guī)定［4］。B相1 mA下直流參考電壓明顯降低，已低于銘牌要求的最小值148 kV，初值差超過±5%，已達(dá)到-7.0%，75%U1mA下直流泄漏流已達(dá)到52 μA，超過要求的 50 μA，初值差也遠(yuǎn)高于要求的30%，達(dá)到+173.7%，說明避雷器的非線性特性不符合規(guī)定，避雷器存在閥片受潮老化或瓷群破損的可能［6-7］。B相避雷器不適合繼續(xù)運(yùn)行，將避雷器更換，更換后的避雷器試驗(yàn)合格，重新投運(yùn)。

表2 例行試驗(yàn)避雷器U1mA和75%U1mA下直流泄漏電流數(shù)據(jù)

為查找原因，對(duì)更換下來的B相避雷器進(jìn)行解體檢查，解體后發(fā)現(xiàn)避雷器上半部分從上數(shù)第3節(jié)和第4節(jié)閥片處有明顯水漬，閥片外表面有白色鹽類生成物，上半部分的閥片護(hù)套開口處也有白色鹽類生成物，絕緣套筒體內(nèi)壁對(duì)應(yīng)第3節(jié)和第4節(jié)閥片位置和閥片護(hù)套開口處有同樣形狀的水漬痕跡和白色鹽類生成物，說明避雷器受潮，造成避雷器受潮的原因是避雷器密封工藝不良，潮氣由上部進(jìn)入避雷器，導(dǎo)致上部閥片受潮。

圖2 B相避雷器解體檢查

解體后對(duì)閥片進(jìn)行直流參考電壓與泄漏電流電氣試驗(yàn)分析。避雷器閥片共34個(gè)，將閥片從中間位置分開分為上、下兩部分，17個(gè)閥片為一部分，分別對(duì)上、下部分進(jìn)行直流參考電壓與泄漏電流試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 B相避雷器閥片的U1mA和 75%U1mA下直流泄漏電流數(shù)據(jù)

由試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，下半部分閥片的直流參考電壓和泄漏電流正常，上半部分閥片的直流參考電壓遠(yuǎn)低于下半部分，直流泄漏電流也遠(yuǎn)高于下半部分，說明上半部分閥片受潮老化嚴(yán)重，非線性特性已不滿足要求。解體試驗(yàn)結(jié)果與紅外測(cè)溫圖像中避雷器上部溫度高于下部是吻合的。

3 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)階段狀態(tài)檢修背景下，應(yīng)嚴(yán)格按照檢修周期對(duì)避雷器進(jìn)行帶電和停電例行試驗(yàn)，并確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)性和準(zhǔn)確性，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)避雷器劣化等故障。當(dāng)金屬氧化鋅避雷器閥片受潮或老化時(shí)，阻性電流幅值增加很快，監(jiān)測(cè)阻性電流可以有效地監(jiān)測(cè)避雷器絕緣狀況。綜合應(yīng)用交流泄漏電流、紅外測(cè)溫等帶電檢測(cè)方法和停電例行試驗(yàn)對(duì)避雷器進(jìn)行分析判斷，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)避雷器缺陷。對(duì)避雷器進(jìn)行解體試驗(yàn)?zāi)芨玫夭槊髟O(shè)備缺陷，對(duì)于判斷設(shè)備缺陷類型和做好預(yù)防措施具有重要意義。