金屬氧化物避雷器發(fā)熱缺陷檢測(cè)及處理方案分析

孫鵬 邊宏超 袁兆軍 王慶水

(國(guó)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(cè)及處理方案分析

孫鵬 邊宏超 袁兆軍 王慶水

(國(guó)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(duì)電氣設(shè)備安全運(yùn)行造成嚴(yán)重影響,針對(duì)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(kāi)展避雷器故障檢測(cè)和處理提供支撐。

氧化鋅避雷器 發(fā)熱 檢測(cè) 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(guò)電壓的主要設(shè)備，常用的無(wú)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(guò)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(duì)避雷器工作狀態(tài)和性能進(jìn)行檢測(cè)。在利用紅外線精確測(cè)溫技術(shù)對(duì)某變電站110kV II母線避雷器進(jìn)行測(cè)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)B相避雷器呈現(xiàn)出發(fā)熱趨勢(shì)，對(duì)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(wú)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(hù)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(cè)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(duì)3相避雷器進(jìn)行了帶電測(cè)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(duì)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(lái)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(shù)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(jiàn)抽真空時(shí)可能存在密封不嚴(yán)。剝開(kāi)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(méi)有散布在整體外表面，由紅外圖譜與氧化鋅閥片可見(jiàn)光照片對(duì)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(duì)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(duì)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(guò)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(zhǎng)期在工頻或諧振過(guò)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(guò)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(zhǎng)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(chǎng)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(guò)閥片電流的有功分量決定，因此監(jiān)測(cè)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?chē)橘|(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(shuō)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(duì)金屬氧化物避雷器存在的發(fā)熱缺陷原因，結(jié)合國(guó)內(nèi)外近年來(lái)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(guò)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(guò)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(cè)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(cè)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(cè)。

(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(chǎng)分布不均勻。

(4)完善檢測(cè)記錄，對(duì)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(cè)試報(bào)告、紅外精確測(cè)溫圖譜以及在線監(jiān)測(cè)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(yǔ)

氧化鋅避雷器發(fā)熱缺陷對(duì)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(guó)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(guò)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(cè)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(cè)試工作，還要在運(yùn)行中積極引入各種先進(jìn)檢測(cè)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(wú)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(guó)電力出版社[M],2005,7.

[3]趙汝國(guó),王寶利,馮新巖.紅外測(cè)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。