均壓電容異常引起的500 kV避雷器過(guò)熱試驗(yàn)分析

張燕珂，周國(guó)偉

(1.浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 寧波 315012； 2.國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司檢修分公司，杭州 311232)

均壓電容異常引起的500 kV避雷器過(guò)熱試驗(yàn)分析

張燕珂1，周國(guó)偉2

(1.浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 寧波 315012； 2.國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司檢修分公司，杭州 311232)

均壓電容在避雷器內(nèi)部起著改善內(nèi)部電壓分布、抑制外部雜散電容影響的作用。針對(duì)1例變電站500 kV避雷器過(guò)熱案例進(jìn)行研究分析。對(duì)避雷器進(jìn)行了多種手段在線檢測(cè)，表明避雷器內(nèi)部存在均壓電容異常；進(jìn)一步的離線試驗(yàn)和解體分析發(fā)現(xiàn)該避雷器均壓電容上、中節(jié)反裝，驗(yàn)證了分析結(jié)論。針對(duì)避雷器的發(fā)熱異常，提出了相應(yīng)措施。

均壓電容；避雷器；帶電檢測(cè)；解體檢查

0 引言

作為過(guò)電壓的保護(hù)裝置之一，金屬氧化物避雷器在電力系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛[1]。500 kV高壓避雷器一般由多節(jié)單元組成，每節(jié)單元內(nèi)部由氧化鋅閥片串聯(lián)而成。

避雷器受對(duì)地雜散電容的影響，上節(jié)避雷器的部分泄漏電流會(huì)通過(guò)雜散電容流失，導(dǎo)致上節(jié)的泄漏電流會(huì)大于下節(jié)的泄漏電流[2]。在每節(jié)避雷器內(nèi)部閥片數(shù)量相同的情況下，上節(jié)承擔(dān)的電壓最高，中節(jié)次之，下節(jié)最低，電壓分布不均勻系數(shù)增加[3-4]。解決此問(wèn)題一般通過(guò)以下3種方法。

(1)安裝均壓環(huán)補(bǔ)償雜散電容造成的電流損失。

(2)提高閥片固有電容，抑制雜散電容干擾。

(3)氧化鋅閥片并聯(lián)均壓電容，限制并聯(lián)電壓差異在±10%以內(nèi)[5-7]。

在實(shí)際運(yùn)行中，由并聯(lián)電容異常引起的避雷器故障較少。本文針對(duì)某500 kV變電站在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的避雷器異常進(jìn)行分析。

某變電站500 kV避雷器型號(hào)為Y20W5-420/1006，投運(yùn)日期為2009年11月，檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)避雷器存在溫度異常。

1 避雷器結(jié)構(gòu)

該500 kV避雷器由3節(jié)組成，每節(jié)避雷器主要部件包括法蘭、瓷套、隔弧筒、氧化鋅閥片(17片)等。為使電壓分布均勻，該型號(hào)避雷器上節(jié)和中節(jié)的氧化鋅閥片兩端分別并聯(lián)均壓電容，最下節(jié)氧化鋅閥片無(wú)均壓電容。每柱均壓電容由36只700 pF電容串聯(lián)而成(如圖1所示)。

圖1 避雷器結(jié)構(gòu)示意

2 設(shè)備帶電檢測(cè)及分析

2.1紅外測(cè)溫檢測(cè)

對(duì)該組500 kV避雷器進(jìn)行精確測(cè)溫，檢測(cè)數(shù)據(jù)如圖2所示。由紅外圖譜可以看出：A，C相避雷器表面最高溫度由上至下近似呈遞減趨勢(shì)分布；而B相表面最高溫度呈現(xiàn)上節(jié)與下節(jié)溫度高于中節(jié)的“U”型分布，其上節(jié)最高溫度為27.8 ℃，與中、下節(jié)間的最大溫差為1.6 ℃，與A，C相上節(jié)間的最大溫差為1.1 ℃。依據(jù)DL/T 664—2008《帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》中電壓致熱型設(shè)備缺陷診斷判據(jù)，屬于嚴(yán)重缺陷。

由于上節(jié)整體發(fā)熱，溫度分布較均勻，基本排除瓷套表面污穢嚴(yán)重導(dǎo)致泄漏電流增大、上節(jié)避雷器發(fā)熱異常的可能。

表1 500 kV避雷器阻性電流帶電檢測(cè)數(shù)據(jù)

圖3 高頻電流檢測(cè)圖譜

圖2 三相避雷器單節(jié)最高溫度對(duì)比圖譜

2.2阻性電流帶電檢測(cè)

采用氧化鋅避雷器帶電檢測(cè)儀測(cè)得其持續(xù)運(yùn)行電壓下的電流數(shù)據(jù)見表1。從表1可以看出，500 kV避雷器的檢測(cè)數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)對(duì)比，總電流變化不明顯，阻性電流分量略有增加；與站內(nèi)部分同廠家同型號(hào)避雷器的帶電檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比，總電流及各電流分量均無(wú)明顯變化。

2.3紫外檢測(cè)

對(duì)該組避雷器本體進(jìn)行紫外檢測(cè)未見明顯電暈，說(shuō)明避雷器外絕緣良好，電場(chǎng)分布無(wú)嚴(yán)重畸變。

2.4高頻電流檢測(cè)

采用局部放電檢測(cè)儀對(duì)避雷器進(jìn)行高頻電流檢測(cè)，詳細(xì)檢測(cè)圖譜如圖3所示，未見典型局放特征。

3 停電試驗(yàn)及分析

對(duì)更換下的避雷器進(jìn)行了絕緣電阻、電容量、泄漏電壓、工頻參考電流下工頻參考電壓試驗(yàn)，詳細(xì)數(shù)據(jù)見表2。

表2 避雷器停電診斷試驗(yàn)數(shù)據(jù)

通過(guò)停電試驗(yàn)數(shù)據(jù)有以下結(jié)論。

(1)絕緣電阻、泄漏電壓、工頻電流下的參考電壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)良好，說(shuō)明避雷器絕緣狀況良好，整體應(yīng)不存在密封不嚴(yán)導(dǎo)致的受潮、腐蝕等問(wèn)題。

(2)直流泄漏試驗(yàn)和工頻電流下的參考電壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)良好，說(shuō)明內(nèi)部氧化鋅閥片性能良好，基本不存在受潮、老化等問(wèn)題。

(3)電容與制造廠標(biāo)準(zhǔn)要求比較發(fā)現(xiàn)，上節(jié)電容偏小，而中節(jié)電容偏大，說(shuō)明均壓電容存在一定問(wèn)題。

綜合帶電和停電試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，初步認(rèn)為造成500 kV避雷器B相上節(jié)發(fā)熱的原因?yàn)?節(jié)避雷器內(nèi)部存在分壓不均。

4 解體檢查試驗(yàn)及分析

4.1解體后試驗(yàn)

為確認(rèn)內(nèi)部元件性能是否良好，排除均壓電容元件本身性能影響，對(duì)均壓電容進(jìn)行了絕緣電阻、電容測(cè)試，數(shù)據(jù)見表3。

表3 解體后停電診斷試驗(yàn)數(shù)據(jù)

4.2避雷器解體現(xiàn)象

對(duì)避雷器進(jìn)行解體，取下隔弧筒后，發(fā)現(xiàn)上節(jié)氧化鋅閥片并聯(lián)了1柱均壓電容，而中節(jié)的氧化鋅閥片并聯(lián)了2柱均壓電容，說(shuō)明設(shè)備出廠時(shí)，上節(jié)和中節(jié)順序裝反，如圖4所示。

圖4 解體后的避雷器

4.3解體分析

(1)當(dāng)上節(jié)和中節(jié)的氧化鋅閥片均并聯(lián)1柱均壓電容時(shí)，其電容在94.29～94.40 pF以內(nèi)，數(shù)據(jù)一致性較好。當(dāng)中節(jié)并聯(lián)1柱均壓電容時(shí)，總電容比并聯(lián)2柱電容時(shí)小17.00 pF左右，與單柱均壓電容的理論值(19.00 pF)較為接近。

(2)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得上節(jié)單柱均壓電容的每個(gè)元器件的電容，計(jì)算得到其串聯(lián)后的總電容為18.65 pF，與理論設(shè)計(jì)值接近，說(shuō)明3柱均壓電容性能質(zhì)量良好。

5 結(jié)論及建議

(1)避雷器上節(jié)及中節(jié)內(nèi)的均壓電容本身沒(méi)有損壞，避雷器發(fā)熱的原因?yàn)樯稀⒅泄?jié)均壓電容裝反。

(2)避雷器的上節(jié)和中節(jié)裝反后，在一定程度上增加了上節(jié)分擔(dān)的電壓，降低了中節(jié)分擔(dān)的電壓，從而使得電壓分布不均勻系數(shù)增加，進(jìn)一步使得部分閥片的荷電率增加。

荷電率增加意味著功率損耗增加，這是避雷器B相上節(jié)發(fā)熱的原因。當(dāng)荷電率超過(guò)制造廠規(guī)定值時(shí)，會(huì)導(dǎo)致閥片散熱速率小于發(fā)熱速率，發(fā)生“熱崩潰”或避雷器損壞等嚴(yán)重后果。

(3)對(duì)帶有均壓電容元件的避雷器開展停電試驗(yàn)時(shí)，增加電容測(cè)試項(xiàng)目并和初值進(jìn)行對(duì)比。

(4)加強(qiáng)避雷器等電壓致熱型設(shè)備紅外監(jiān)測(cè)。

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(本文責(zé)編：劉炳鋒)

2017-04-24；

:2017-05-19

TM 854

：B

：1674-1951(2017)06-0044-03

張燕珂(1980—)，女，河南洛陽(yáng)人，工程師，工學(xué)碩士，從事電氣自動(dòng)化方向教學(xué)及研究工作(E-mail:zhangyanke139@163.com)。