一起220 kV金屬氧化物避雷器帶電檢測數(shù)據(jù)異常的診斷分析

白 濤

（國網(wǎng)石嘴山供電公司，寧夏 石嘴山 753000）

金屬氧化物避雷器廣泛應(yīng)用在電網(wǎng)過電壓保護(hù)，其可靠運行直接關(guān)系到電網(wǎng)穩(wěn)定運行。在運行中其長期承受工頻運行電壓，電阻片會發(fā)生老化，當(dāng)密封不良時會造成電阻片受潮，使剩余電流增大，電阻片溫升增大，發(fā)生避雷器故障。因此及時發(fā)現(xiàn)避雷器剩余電流增大、本體發(fā)熱等缺陷，對避雷器的安全運行具有重要意義。目前，隨著狀態(tài)檢修工作的深入開展，避雷器日常監(jiān)測主要通過裝設(shè)的在線剩余電流表、帶電進(jìn)行阻性電流測試、紅外測溫等技術(shù)來實現(xiàn)[1]，以此來監(jiān)視避雷器的運行狀況。

1 故障經(jīng)過

2017年5月23日，運維人員在對某220 kV變電站進(jìn)行例行巡視時，發(fā)現(xiàn)220 kV 211線路避雷器裝設(shè)的在線剩余電流監(jiān)測表計指示該避雷器剩余電流讀數(shù)異常，指針位于紅色告警區(qū)域內(nèi)，與其他設(shè)備比較在線剩余電流表讀數(shù)異常增大，但避雷器外觀檢查無異常，初步判斷該避雷器內(nèi)部存在缺陷。該避雷器型號為Y10W5-204/532，2014年7月出廠，2015年9月29日投運。

2 帶電檢測

為了進(jìn)一步準(zhǔn)確定性211線路缺陷，現(xiàn)場對其開展了帶電檢測工作，檢測內(nèi)容包括剩余電流（全電流、阻性電流）及紅外精確測溫。

2.1 運行電壓下避雷器阻性電流及全電流測試

2017年5月26日，在對某220 kV變電站進(jìn)行雷雨季節(jié)前避雷器帶電檢測時發(fā)現(xiàn)某220 kV 211線路三相避雷器運行電壓下阻性電流分量較2016年檢測數(shù)值有明顯增長。6月12日工作人員對其進(jìn)行再次跟蹤試驗，發(fā)現(xiàn)211線路避雷器三相運行電壓下阻性電流分量較5月26日測試數(shù)據(jù)仍有明顯增長。如表1所示。

由表2所得測試值，A相避雷器上、下節(jié)和B相避雷器上節(jié)停電直流試驗均遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)值[2]。

2.2 紅外精確測溫

2017年6月13日00:30，對該組避雷器進(jìn)行了夜間紅外精確測溫，紅外測溫未發(fā)現(xiàn)避雷器有明顯發(fā)熱現(xiàn)象。

圖1 避雷器精確測溫紅外圖譜

3 停電試驗情況

鑒于帶電測試試驗結(jié)果中阻性電流明顯增長明顯，且已不滿足規(guī)程要求[2]，運行時一旦在有線路遭受雷擊的情況下易發(fā)生損毀故障，故申請對211線路停電，進(jìn)行檢查試驗。

3.1 絕緣電阻測試

絕緣電阻試驗A相整體絕緣電阻為25000 MΩ，B相整體絕緣電阻為80000 MΩ，C相整體絕緣電阻為150000 MΩ，A相整體絕緣電阻明顯小于B、C兩相。

3.2 避雷器直流測試

對211線路避雷器直流1mA電壓（U1mA）及在0.75U1mA下剩余電流試驗進(jìn)行了復(fù)測，分別抽取A相下節(jié)、B相上節(jié)和C相上節(jié)進(jìn)行測試，并對試驗偏差最大的A相下節(jié)分別在加屏蔽和不加屏蔽兩種狀態(tài)下進(jìn)行測試比對，測試結(jié)果如表2所示。

由表2可以看出，A相下節(jié)避雷器在加屏蔽和不加屏蔽2種試驗方法的狀態(tài)下試驗數(shù)據(jù)均一致，證明試驗數(shù)據(jù)與試驗方法無關(guān)，避雷器本身存在異常。

表2 211線路避雷器直流試驗測試數(shù)據(jù)

對A相避雷器下節(jié)單獨進(jìn)行剩余電流伏安特性曲線測試，測試數(shù)據(jù)如表3所示，剩余電流伏安特性曲線圖，如圖2所示。

圖2 211線路避雷器A相下節(jié)伏安特性曲線圖

表3 211線路避雷器A相下節(jié)伏安特性測試數(shù)據(jù)

由表3及圖2可以看出，A相下節(jié)避雷器的伏安特性曲線存在明顯偏離，且拐點僅在0.3～0.4 mA附近，且在加壓至某一穩(wěn)定值時，電流隨時間呈現(xiàn)明顯下降趨勢，內(nèi)部極性效應(yīng)較明顯。由此判斷：211線路避雷器A相上、下節(jié)，B相上節(jié)均超過規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)值，判定試驗不合格，避雷器內(nèi)部存在整體受潮可能。

3 解體檢查情況

6月22日，對211線路避雷器A相上節(jié)、下節(jié)進(jìn)行解體檢查。拆除避雷器密封法蘭盤時，發(fā)現(xiàn)密封法蘭盤緊固螺絲存在斷裂但未發(fā)現(xiàn)斷裂螺絲帽、螺絲松動等問題；導(dǎo)電片上存在潮濕水跡，上、下節(jié)避雷器解體的電阻片上均發(fā)現(xiàn)水跡、水漬；在下節(jié)避雷器的絕緣筒最下端發(fā)現(xiàn)黑色放電燒蝕痕跡，如圖4～7所示。

圖3 密封法蘭盤螺絲斷掉

圖4 密封法蘭盤螺絲螺絲松動

圖5 上節(jié)導(dǎo)電片上有潮濕的水跡

拆解電阻片發(fā)現(xiàn)電阻片間存在水漬痕跡。下節(jié)第二串電阻片最下電阻片有水珠；且在下節(jié)絕緣筒（環(huán)氧樹脂筒）最下端出現(xiàn)放電燒蝕痕跡，放電嚴(yán)重，說明該避雷器受潮嚴(yán)重。

4 原因分析

結(jié)合運行狀況、帶電測試、停電試驗、解體檢查結(jié)果，判斷211線路避雷器故障原因如下。

圖6 下節(jié)導(dǎo)電片上有潮濕的水跡

圖7 下節(jié)絕緣筒最下端發(fā)現(xiàn)放電痕跡

避雷器的在線剩余電流表讀數(shù)異常增大，主要是避雷器內(nèi)部受潮引起的。潮氣的來源有：在避雷器生產(chǎn)過程中，安裝環(huán)境濕度超標(biāo)；閥片及內(nèi)部零部件烘干不徹底，有部分潮氣滯留；裝配時將密封圈漏放、放偏；或在密封圈與瓷套密封封面之間夾有雜物；運行一段時期后密封部件損壞造成受潮。

211線路避雷器運行電壓下全電流和阻性電流017年5月26日、2017年6月12日測試數(shù)據(jù)較2016年3月11日測試數(shù)據(jù)初值差變化超過200%，增長趨勢明顯，系避雷器內(nèi)部整體受潮所致。由于未出現(xiàn)局部集中性受潮現(xiàn)象，紅外測溫表征并不明顯[3]，停電試驗中直流電流試驗數(shù)據(jù)和伏安特性曲線與解體驗證結(jié)果一致，證明了帶電檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性[4]。

通過對避雷器解體檢查發(fā)現(xiàn)211線路避雷器內(nèi)部未放置干燥劑，金屬密封法蘭盤緊固不牢，密封不嚴(yán)，使水汽進(jìn)入避雷器密封腔內(nèi)，進(jìn)入內(nèi)部的水分不能被吸收，使得水分凝結(jié)在防爆膜蓋板側(cè)面，蓋板和螺絲銹蝕斷裂使得防爆膜及蓋板處密封失效，導(dǎo)致避雷器芯體受潮劣化。

5 結(jié)論及建議

根據(jù)此次避雷器故障處理經(jīng)驗，提出以下建議。

對運行中的避雷器要定期開展巡視檢查，尤其要注重雷雨季節(jié)來臨前的跟蹤監(jiān)測和帶電檢測，對于運行年限較長的設(shè)備應(yīng)適當(dāng)縮短試驗周期或者安排全面帶電檢測。

應(yīng)結(jié)合設(shè)備巡視周期重點進(jìn)行避雷器在線泄漏電流監(jiān)測表計的巡視，并記錄剩余電流和動作次數(shù)，當(dāng)在線監(jiān)測裝置指示的剩余電流處于紅色告警區(qū)域時應(yīng)進(jìn)行帶電檢測，測量全電流和阻性電流，試驗數(shù)據(jù)應(yīng)進(jìn)行分析判斷，查明異常原因。

確認(rèn)在線剩余電流監(jiān)測表計剩余電流指示異常的，應(yīng)立即進(jìn)行帶電檢測。對于阻性電流增長超過50%的應(yīng)進(jìn)行復(fù)測，對阻性電流超過100%的應(yīng)停電進(jìn)行直流試驗，加強試驗數(shù)據(jù)的分析，以確定避雷器故障點，確保設(shè)備可靠運行。

內(nèi)部受潮是避雷器故障的主要故障之一，發(fā)現(xiàn)剩余電流在線監(jiān)測裝置指示異常或帶電檢測數(shù)據(jù)異常時，應(yīng)結(jié)合設(shè)備運行工況，綜合判斷故障性質(zhì)，最終的檢修策略和方案應(yīng)根據(jù)帶電檢測數(shù)據(jù)和停電試驗結(jié)果做出。