特殊環境下線路頻繁跳閘故障分析

梁奕文

摘 要：近年來受環境及天氣影響，開平供電局所管轄沿海線路時常發生跳閘現象，為了保障輸電線路的正常運行，文章通過對110kV氧化鋅避雷器異常情況進行試驗分析，結合各項試驗數據準確地判斷了故障性質及成因。并根據特殊環境下帶鹽分海風吹集比較嚴重的問題，進行鹽、灰密測試評級后，提出了有效防范措施，對線路安全穩定運行具有相當重要的指導意義。

關鍵詞：跳閘故障；氧化鋅避雷器；試驗數據；鹽、灰密

近年來，受環境及天氣影響，開平供電局所管轄沿海線路時常發生跳閘現象，而接地裝置及線路氧化鋅避雷器具有良好防雷作用。接地裝置是安全導泄強大的雷電流，使雷電流在短時間內迅速通過接地體流入大地，保證線路設備不會因雷電流的沖擊而損壞。氧化鋅避雷器是有良好的非線性伏安特性，使在正常工作電壓時流過避雷器的電流極小（微安或毫安級）；當遭受雷電作用時，電阻急劇下降，泄放過電壓的能量，達到保護的效果。兩者都是避免造成線路停電事故。針對線路頻繁跳閘，特對兩種裝置進行試驗分析找出故障原因，并提出有效防范措施，對線路安全穩定運行具有相當重要的指導意義。

1 基本情況及故障經過

以跳閘最頻繁的110kV川上線為例，110kV川上線是從變電站架空線路到海邊野柑洲終端場再經海底電纜到下川黃 洲終端場，然后架空線路到下川變電站，海底電纜長度為4.7km。黃 洲、野柑洲終端場結構均為A、B、C三相加備用一相，設備包括電纜終端頭及110kV氧化鋅避雷器。2013年1月13日11時，110kV川上線開關跳閘，重合不成功，保護顯示C相故障。經輸電人員巡視發現，黃 洲終端場B相避雷器上端防爆口處和在線監測儀有明顯的放電痕跡。拆除B相避雷器后再次強送電兩次，卻勻不成功。再次巡視發現C相避雷器也出現與B相類似情況。

2 故障后試驗檢查

故障發生后，試驗人員分兩組分別到黃 洲、野柑洲終端場進行試驗測量，兩終端場接地裝置的接地電阻均為2.3歐姆左右，而一般接地裝置的接地電阻要求為不大于4歐姆。因此排除接地電阻不合格引起。對于金屬氧化物避雷器的試驗項目，應包括下列內容：一、測量金屬氧化物避雷器及基座絕緣電阻應符合下列規定：35kV以上電壓用5000V兆歐表，絕緣電阻不小于2500MΩ，基座絕緣電阻不低于5MΩ；二、測量金屬氧化物避雷器直流參考電壓和0.75倍直流參考電壓下的泄漏電流應符合下列規定：對應于直流參考電流下的直流參考電壓，應不低于《交流無間隙金屬氧化物避雷器》GB 11032規定值，并符合產品技術條件的規定。實測值與制造廠規定值比較，變化不應大于±5%，且0.75倍直流參考電壓下的泄漏電流值不應大于50μA。結果是野柑洲終端場A、B、C三相避雷器絕緣電阻和直流泄漏正常。而黃 洲終端場B、C相避雷器及在線監測儀外觀明顯損壞不合格，A相和備用相避雷器絕緣電阻小于20MΩ，1mA直流參考電壓A相為26.5kV，備用相為6.9kV，而本避雷器制造廠1mA直流參考電壓規定值為不小于158kV，因此不合格。在對黃 洲終端場海底電纜A、B、C三相絕緣電阻測量時，其絕緣電阻只有150MΩ左右，而加屏蔽后絕緣電阻超過10000MΩ，備用電纜絕緣電阻只有70MΩ問題，加屏蔽后測量無明顯變化。對于電纜絕緣電阻，在《電力設備預防性試驗規程》中，對電力電纜的絕緣電阻采用自行規定，只作為耐壓試驗前后的比較參考。因此只需分析是什么原因導致備用電纜加屏蔽后絕緣電阻無明顯變化的問題。最后經拆除黃 洲終端場3只氧化鋅避雷器后，送電成功。最終確定為避雷器引起線路跳閘。

3 故障原因分析

根據以上故障性質和試驗數據分析，對這起故障的原因需要進一步反思，找出事故源頭從以下幾個方面考慮：

（1）經過了解，黃 洲終端場在2012年11月中旬，B相氧化鋅避雷器紅外測溫有發熱現象，帶電測試阻性電流A、B、C三相變大，不合格。C相在線監測儀動作次數一百多次。最后更換A、B、C三相避雷器投運至今。而經過一段時間后在試驗室對被更換出來的一只避雷器進行試驗，各數據又正常。因此可以判斷引起避雷器阻性電流增大的原因不是內部介質引起的，根據現場了解，黃 洲終端場位于下川島且是一個集風口，帶鹽分海風吹集比較嚴重，特別長時間沒有下雨，其表面聚集污染物增加，從而在其產生帶電粒子，在電場作用下，帶電粒子運動速度加快，出現電離，包括光電離、熱電離和表面電離，當帶電粒子增加一定程度形成電子崩，在其表面形成游離通道，隨之擊穿。以上分析表明本次故障非避雷器內部故障原因引起，而是現場海上污染（鹽密）增大引起。

（2）本次試驗過程中，在對黃 洲終端場海底電纜A、B、C三相絕緣電阻測量時，其絕緣電阻只有150MΩ左右，而加屏蔽后絕緣電阻超過10000MΩ，由此更能進一步證明該位置受污染嚴重，從而也導致避雷器表面泄漏增大。反之在野柑洲終端場對避雷器絕緣電阻測量時，加屏蔽與不加屏蔽測量絕緣電阻值變化不大，因野柑洲終端場在內陸，說明污染相對較小。

（3）對于黃 洲終端場備用電纜絕緣電阻只有70MΩ問題，加屏蔽后測量無明顯變化，是因為備用電纜一直沒有運行，長時間積累污染物，沒有受運行電壓的作用，在其表面固化，現場試驗時沒有特殊處理干凈，簡單清擦效果不明顯，所以試驗結果受影響。反而運行中三相電纜絕緣電阻加屏蔽效果明顯是因為電纜長時間運行，其表面污漬受運行電壓和溫度的作用，間接燃燒和蒸發部分污染物，所以加屏蔽測量絕緣電阻效果明顯。

綜合以上所知，這次故障原因是黃 洲終端場的特殊地理位置，導致避雷器表面積污嚴重，受天氣影響和電壓作用，表面粒子出現電離，慢慢形游離通道隨之擊穿。所以從外觀上能看出避雷器是外部受損，包括在線監測儀受損，反之如果是避雷器內部缺陷，如此幾次強送電必然爆炸。

4 故障教訓與防范措施

4.1 對備用電纜進行試驗檢查可采取以下手段：如果黃 洲終端場污染嚴重導致，先對其備用電纜終端頭套管表面進行特殊處理，可用丙酮清洗，再用酒精擦干凈，然后進行絕緣電阻測試，視其效果，如果不明顯，則先對備用電纜外屏蔽層絕緣試驗，可判斷其是否有外力破壞，如果沒有外力破壞，再先選用直流泄漏試驗，但要注意電壓和泄漏電流變化。

4.2 建議對上、下川和海宴各取絕緣子做鹽、灰密測試，分析其污染評級，另外對各點地網進行測量，保證地網電阻合格。

4.3 通過各點鹽、灰密測試評級后，分別根據不同等級采取絕緣防護補強，在套管瓷裙加傘裙進行調整弧距。

4.4 運行中重點巡視、加強在線監測（紅外、全電流），如條件允許，可將備用相空載運行。

參考文獻

[1]中國南方電網有限公司.Q/CSG114002-2011.電力設備預防性試驗規程[S].

[2]苗長青.表面污穢對氧化鋅避雷器的危害及測量分析[C].山東電機工程學會優秀學術論文集，2008.