變電站氧化鋅避雷器絕緣受潮的案例剖析

(寧波供電公司，浙江 寧波 315100)

1 引言

無間隙氧化物避雷器(以下簡稱MOA)是一種保護性能優越，閥片性能穩定的避雷設備。現今普遍用在發電廠、變電站、輸配電線路，用以保護發電機、變壓器、母線、線路等發輸變配電設備，避免雷電過電壓或操作過電壓的沖擊。MOA的閥片由微小氧化鋅晶粒為主要材料，加入一些金屬氧化粉，經過加工成氧化鋅電阻片，它的構造如圖1所示。

2 MOA常見的故障

(1)MOA一般都在戶外環境下運行，經歷著風吹雨打日曬，外部瓷套受到污穢及雨水潮氣等影響，導致表面的電位分布不均勻，從而在其內部形成電位差，使得內部閥片被高溫燒熔，導致避雷器損壞。

(2)避雷器內部元器件受潮(本文接下去詳細分析)。

(3)ZNO閥片老化引起故障。

(4)由于雷電雷擊或者電網中其他暫態過電壓等外部沖擊引起故障。

(5)避雷器由于上述等多種原因引起避雷器爆炸。

圖1 MOA構造圖

3 變電站MOA絕緣受潮后的案例分析

3.1 案例簡述

案例一：2015年6月，試驗發現XX變220kV正母避雷器三相上節75%U1mA電流均超過規程規定的要求值50μA。解體檢查，避雷器三相上節的瓷套內部無明顯異常。同年6月底，在XX變例行試驗時也發現了該站3號主變220kV避雷器存在類似情況。

案例二：2016年8月，檢修公司500kVXX變運維人員現場巡視中發現2號主變1號電容器A、C相避雷器泄漏電流超過標準值，泄漏電流表計指針在指示黃區和紅區之間擺動，現場檢查A相避雷器泄漏動作次數超為151次，C相避雷器泄漏動作次數為396次。現場緊急向調度申請將2號主變1號電容器拉停。

3.2 案例分析

案例一通過對MOA閥片現場進行烘干后，重新試驗，數據合格。由此判斷該避雷器數據異常的原因是避雷器內部整體受潮。

案例二通過現場對避雷器進行了泄露電流表計進行校驗得出結論合格；通過絕緣電阻實驗后發現A、C兩相避雷器絕緣電阻已接近于0，B相避雷器的絕緣電阻值也小于相關規程要求，見表1；現場對避雷器進行直流泄露電流試驗，試驗過程中，發現A、C兩相無法施加直流電壓，試驗數據如表2(A、C兩相避雷器由于絕緣過低，泄露電流過大，試驗儀器容量不足，無法施加直流電壓；而B相避雷器UDC1mA初值差為-28.4%，遠超過規程規定的±5%，I0.75U1mA也大大超過規程規定的50μA。)所示。

表1 避雷器主絕緣電阻數據

通過對MOA高頻局部放電測試，對避雷器施加1.2倍額定運行電壓，采用高頻局放儀分別對三相避雷器進行高頻局部放電檢測，檢測圖譜如圖2所示。

表2 避雷器直流泄漏數據

表3 避雷器工頻2mA參考電壓試驗數據

從圖2中避雷器高頻局部放電檢測圖譜可以看出，A、C相均具有典型局部放電圖譜特征，而B相與背景圖譜較為一致，未具有明顯的放電特征。

圖2 避雷器局放圖譜

通過檢查MOA外觀，并未發現絕緣子外表面破損現象，也無放電痕跡。隨后對其進行解體分析。將A相避雷器解體后，發現絕緣子上端部與隔弧筒之間并無可靠密封措施，用手可直接剝開，發現其內表面存在明顯水跡，可聚成水珠滴落。從隔弧筒中取出閥片后，能明顯看到閥片上有大量放電痕跡，如圖3所示。其中，位于避雷器底部的閥片有被水浸泡痕跡，如圖4所示。

將A相避雷器所有閥片取出后，發現隔弧筒底部存在大量積水，隔弧筒內部的防爆孔處含有紅色硅橡膠痕跡，如圖5所示。C相避雷器解體后也有類似受潮痕跡，B相情況比A、C相情況好。

通過以上各項實驗數據得出，三相避雷器均存在嚴重缺陷，各項試驗結果均呈現出A、C兩相的缺陷相較B相更為嚴重的特點，A、C兩相絕緣性能已嚴重喪失，懷疑內部存在嚴重的進水受潮，局部放電缺陷，而解體后的大量積水受潮現象也應征了這個結論。

圖3 閥片表面放電痕跡

圖4 避雷器底部閥片

4 氧化鋅避雷器受潮原因

MOA避雷器受潮的主要原因是密封不良致使潮氣侵入，主要表現在：(1)密封膠圈永久性壓縮變形的指標達不到設計要求；(2)避雷器兩端蓋板加工粗超、有毛刺；(3)避雷器組裝時密封膠圈漏裝或移位；(4)瓷套質量低劣，在制造過程運輸中受損出現隱形裂紋；(5)廠家偷工減料等。

圖5 隔弧筒底部積水

MOA受潮后的現象表現為：(1)絕緣電阻下降；(2)泄漏電流表里的電流指示增加；(3)帶電測試數據中阻性電流、有功損耗增加較多；因此，運維工作中，除了通過抄錄避雷器泄漏數據外，還應定期開展帶電測量阻性電流來監測其絕緣狀況。

5 改進措施和建議

因MOA絕緣受潮的很大原因都是由于廠家設計及制造工藝造成，特別是密封膠圈質量不達標、硅橡膠絕緣子密封不良等，所以產品質量還得從源頭上抓起，特別是在招標進貨驗收等環節層層把關。除此外，及時發現MOA絕緣受潮的及時性也攸關重要：

(1)加強對MOA避雷器的巡視，一旦發現泄漏電流異常突變，及時按規定上報缺陷，停電診斷處理。

(2)在避雷器運行維護過程中，特別是在雷雨后，要加強對避雷器的巡視以便及時發現異常情況。

(3)在對避雷器進行定期預防性試驗時，試驗人員要認真仔細分析試驗數據。因為避雷器受潮時，可能外觀上看不出任何問題，但是只有通過試驗數據才能發現內部的缺陷。

6 結束語

MOA在變電站中有著舉足輕重的作用，作為變電站的重要設備，設備的運行正常具有積極意義。在日常運維工作中，總結避雷器出現的故障和原因，不僅僅是對正在運行的設備維護具有指導作用，同時對于以

后變電站設備選型、檢測手段發展也具有指導意義。此外，還需要注意的時在做到設備完備以后還要加強操作人員的培訓，做到硬件過硬、人員過硬，這樣才能做到變電站的正常運行。

[1] 張瑋錢，高玉明.電力系統過電壓與絕緣配合[M].北京：清華大學出版社.

[2] 鄭鍵，張國慶,等.氧化鋅避雷器泄漏電流在線監測技術綜述[J].繼電器,2000,28(9)：12.