金屬氧化物避雷器故障分析及防范措施

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(國網安徽池州市供電公司，安徽 池州 247000)

1 引言

MOA具有通流容量大、動作反應快、保護性能好、結構簡單等優點，因而逐漸取代了其他類型的避雷器，普遍應用在電力系統的各個環節，成為電力系統中過電壓防護的主要設備。避雷器能否可靠運行是影響電力系統安全穩定運行的一個重要因素[1-5]，故障發生后對故障原因進行測底的排查、分析是電力系統故障處理的重要環節。本文對750kV MOA故障現象及原因進行了分析，并提出了一些相應的防范措施，為防止電力系統發生類似故障提供了一定的理論和現實依據。

2 設備故障情況說明

Ⅰ線線路保護Ⅰ、Ⅱ動作，7510、7512開關A相分閘。7512斷路器重合閘動作，A相重合于永久故障，跳三相、7510斷路器三相跳閘。檢查發現Ⅰ線避雷器A相有大量濃煙冒出。故障前全廠出力300MW，1號機組運行、2號機組停機備用，750kV系統兩串全接線運行，Ⅰ線、 II線運行，斷路器跳閘時系統無操作。電廠一次主接線如圖1所示。

圖1 電廠一次電氣線

相關的線路保護、斷路器保護、均正確動作。初步判斷Ⅰ線線路保護Ⅰ、保護Ⅱ動作，7510、7512開關A相分閘。7512斷路器重合閘動作，A相重合閘失敗，跳三相、7510斷路器三相跳閘。現場檢查發現Ⅰ線避雷器A相有大量濃煙冒出。根據以上信息，初步判斷為Ⅰ線A相避雷器發生接地故障。

3 故障檢查情況

3.1 故障設備基本情況

該避雷器安裝位置在Ⅰ線高壓電抗器之前，運行時間近3年。避雷器的額定電壓為648kV，持續運行電壓498kV，標稱放電電流20kA。

3.2 現場檢查情況

現場情況如下：Ⅰ線A相避雷器監測器已損壞。其內部元件從表盤處脫出；避雷器壓力釋放裝置全部動作，地面上散落著壓力釋放裝置動作后脫落的防爆板碎片。檢查后，發現第二節避雷器瓷套表面有開裂現象，瓷套傘裙有少量斷裂掉落；其余三節避雷器瓷套外觀均完好。整只避雷器瓷套外部除噴弧口處，其余部分未見電弧放電通道痕跡，初步排除了沿面閃絡的可能性。

3.3 Ⅰ線A相避雷器解體檢查情況

對A相避雷器解體檢查，由于第二節避雷器瓷套在現場更換過程中已破碎成多段，解體工作先從第二節展開，發現以下情況：

(1)避雷器除第二節外，其余三節瓷套均完好，表面無裂紋和閃絡痕跡。第二節瓷套出現開裂現象，在吊裝過程中部分瓷套受力導致脫落，使得隔弧筒部分露出，隔弧筒燒蝕嚴重，瓷套外表面亦未見閃絡痕跡。見圖2。

(2)第二節避雷器瓷套靠近上法蘭膠裝處存在一條裂紋，沿裂紋將瓷套敲碎后發現，裂紋斷面有水漬和塵土沉積痕跡，長度約有15cm，沉積痕跡非常明顯。見圖3。

圖3 第二節避雷器靠近上法蘭出瓷套裂紋斷面情況

(3)現場檢查第二節避雷器頂部及底部的蓋板及密封裝置情況，蓋板上密封圈的痕跡完整清晰，密封面無銹蝕，密封橡膠圈狀況良好，未見老化現象，第二節避雷器頂部及底部的密封狀況未見異常。見圖4。

圖4 第二節避雷器頂部法蘭盤及密封圈

(4)檢查第二節避雷器閥片后發現，閥片端面有大量因受潮而形成的水漬，閥片受潮情況嚴重，但未見因大電流通過導致閥片損毀跡象。見圖5。

圖5 第二節避雷器閥片受潮情況

(5)其余三節避雷器情況較為類似，瓷套完好，隔弧筒表面有熏黑痕跡，并未見電弧燒蝕跡象，避雷器閥片呈有工頻大電流通過后的熱崩潰狀，部分閥片開裂。見圖6。

3.4 電廠避雷器試驗情況

對Ⅰ線A相避雷器進行測試，測試內容包括避雷器絕緣電阻、直流1mA參考電壓以及泄漏電流測試。兩次試驗結果中，A相第二節直流1mA參考電壓雖略有變化，但仍在合理變化范圍內，其余項目試驗結果均為合格。

圖6 其余三節避雷器情況

4 故障原因分析

(1)故障起因是由于第二節避雷器受潮導致內部閃絡后，其余三節避雷器在工頻電壓長期作用下，閥片熱崩潰導致貫穿性擊穿，造成線路跳閘。

(2)第二節避雷器經檢查后，排除了因自身密封件失效導致受潮的可能性。仔細檢查后發現第二節避雷器瓷套靠近上法蘭膠裝處存在一條較長裂紋，判此裂紋是導致避雷器受潮的原因。在瓷套裂紋斷面處有明顯的水漬和塵土長期作用痕跡，長度約為15cm。當水汽大量侵入避雷器內部后，在環境溫差的作用下冷凝形成水滴并附著在瓷套內壁以及隔弧筒上，致使其絕緣性能下降。在高電壓、強電場作用下，瓷套內壁及隔弧筒表面開始出現局部放電電弧。隨著局放現象的不斷發展，其他組件也逐漸開始受損，直至第二節避雷器內部擊穿。當第二節避雷器擊穿后，其余三節避雷器的荷電率升至95%，再加上避雷器自身的電壓不均勻系數11%，意味著這三節避雷器將在1.05倍的額定電壓下長期工作。因此避雷器長時間不良工況運行最終導致A相避雷器全部擊穿，造成線路跳閘故障。而線路跳閘后開關的重合閘動作對避雷器形成二次沖擊，加劇了避雷器的損壞程度。故障形成示意見圖7。

圖7 故障形成圖

(3)此次避雷器故障是由于瓷套裂紋引起第二節避雷器元件受潮而產生的，屬于偶發現象。

5 故障防范措施

(1)加強避雷器帶電檢測工作。

(2)加強在網避雷器性能檢查工作。消除安全隱患。

(3)加強避雷器監測器管理工作。對存在不良工況的監測器予以及時處理。

(4)加強成品出廠后的管理工作。加強成品出廠后存放、運輸、以及安裝環節的質量管控。

6 總結

本文針對某電廠750kV MOA故障，根據故障現象及電氣試驗情況，對故障原因進行分析，針對此類故障提出了相應的防范措施，為防范類似故障提供一定的理論和現實依據，以期促進金屬氧化物避雷器安全運行水平的提高。

[1] 顏喜平,李景祿,敬亮兵.110kV輸電線路防雷措施的實驗驗證[J].電瓷避雷器,2009(8):40-43.

[2] 左文啟,顧淵博.220kV金屬氧化物避雷器紅外熱缺陷及處理分析[J].電瓷避雷器,2010(1):26-28。

[3] 蘇文宇,汪曉明,胡宏宇.220kV金屬氧化物避雷器帶電測試異常的處理[J].電瓷避雷器,2008(3):32-375.

[4] 曹小龍,張四江,曹小虎,帶電測試法對MOA測量數據的影響[J].電瓷避雷器,2005(6):24-275。

[5] 李慶玲,程濟兵,張明智.避雷器的常見故障及紅外診斷[J].電瓷避雷器,2007(2):30-33。