一起隔離開關(guān)瓷瓶缺陷案例分析

羅 飛

(德陽電業(yè)局，四川德陽 618000)

0 前言

2010年10月8日在德陽電業(yè)局鄢家站的一次專業(yè)巡查中通過紅外測溫發(fā)現(xiàn)35 kV斑鄢線避雷器隔離開關(guān)5198號C相瓷瓶存在溫度異常的情況，溫度較高的部位已達(dá)31.6℃(見圖1)，隔離開關(guān)瓷瓶而正常部位的溫度為26.1℃，溫差達(dá)5.3℃。經(jīng)過反復(fù)測試和分析確定隔離開關(guān)存在危急缺陷，立即將該只隔離開關(guān)退出運(yùn)行，并更換了新隔離開關(guān)。

圖1 缺陷隔離開關(guān)紅外熱像圖

1 試驗(yàn)結(jié)果及分析

1.1 絕緣試驗(yàn)

從紅外熱像圖譜中可以看出，隔離開關(guān)瓷瓶最上面的兩片瓷裙存在溫度異常的情況，可能是由于表面臟污引起，也有可能是內(nèi)部缺陷所致［1］。

1.1.1 絕緣電阻測試

為了找到缺陷原因，首先對瓷瓶進(jìn)行了絕緣電阻測試。在試驗(yàn)前先對瓷瓶進(jìn)行常規(guī)檢查，發(fā)現(xiàn)瓷瓶表面臟污，但未見裂紋或其他異常情況。采用數(shù)字兆歐表對其進(jìn)行絕緣測試，試驗(yàn)接線見圖2。

圖2 絕緣電阻測試

表1 絕緣測試結(jié)果

1.1.2 耐壓試驗(yàn)

對清潔后的瓷瓶進(jìn)行耐壓試驗(yàn)(見表2、表3)，同時用紅外熱像儀觀察溫度變化情況，耐壓時紅外熱像圖見圖3。

表2 耐壓試驗(yàn)結(jié)果

表3 第一次耐壓前后絕緣測試結(jié)果

一天后對瓷瓶再次耐壓，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表4。

表4 第二次耐壓前后絕緣測試結(jié)果

圖3 耐壓時紅外熱像圖

第二次耐壓前，絕緣電阻極低，但經(jīng)過耐壓后絕緣電阻又恢復(fù)到第一次耐壓時的水平。

1.1.3 絕緣電阻分解測試

從耐壓試驗(yàn)時的紅外熱像圖可以看出，瓷裙溫度較低，越靠近瓷瓶內(nèi)部，溫度越高，說明缺陷很有可能在瓷瓶內(nèi)部。因此有必要對瓷瓶絕緣進(jìn)行分解測試，根據(jù)實(shí)際情況，設(shè)計(jì)了圖4所示的測試方法，以確定缺陷的具體部位。

圖4 絕緣電阻分解測試

通過圖4所示的方式測得的絕緣電阻高達(dá)103 GΩ。

1.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

從常規(guī)絕緣電阻測試發(fā)現(xiàn)絕緣很低，可能存在貫穿性的低阻通道。通過對瓷瓶表面進(jìn)行清潔、處理，絕緣電阻仍然很低，但也不能就此排除表面的原因。耐壓試驗(yàn)時，二次電流、電壓波動很大，說明了瓷瓶存在間歇性放電現(xiàn)象。

瓷瓶絕緣電阻分解測試時可以認(rèn)為內(nèi)部電阻和外部電阻并聯(lián)的模型，如圖5。

圖5 絕緣電阻分解測試原理圖

R1為內(nèi)部電阻，R2、R3為表面電阻，從圖5可以看出，R1被短接旁路，測試結(jié)果僅為R2、R3的并聯(lián)電阻。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出表面絕緣電阻高達(dá)103 GΩ，說明了表面絕緣正常，因此，通過排除法，確定缺陷應(yīng)該在瓷瓶內(nèi)部，并且是貫穿性的低阻通道。從耐壓時的紅外熱像圖也間接證實(shí)了缺陷來自瓷瓶內(nèi)部。

1.3 分析結(jié)果驗(yàn)證

為了驗(yàn)證試驗(yàn)分析，采用切割機(jī)對瓷瓶進(jìn)行縱向剖切，其剖切斷面如圖6。

圖6 瓷瓶縱向剖切圖(溫度異常區(qū)域)

從剖切圖可以看到在瓷瓶中心確實(shí)存在多條裂紋，越靠近瓷瓶溫度異常區(qū)域，裂紋越多。這和試驗(yàn)分析結(jié)果是一致的。

圖7 瓷瓶橫向剖切圖(瓷瓶底部區(qū)域)

1.4 試驗(yàn)結(jié)果分析

在試驗(yàn)時存在兩種現(xiàn)象，一是耐壓時，隨著電壓的升高，發(fā)熱區(qū)域從瓷瓶頂部由上到下，從內(nèi)而外，逐漸擴(kuò)散，且耐壓裝置的二次電流、電壓劇烈變化。二是耐壓后，瓷瓶絕緣電阻極低，只有1.5 MΩ，但過一段時間后絕緣又恢復(fù)到耐壓前。

為了解釋這兩種異?，F(xiàn)象，先建立缺陷瓷瓶的等效電路模型，如圖7，Ci為瓷裙間的分布電容，Ri為瓷瓶電阻，Gi為存在裂紋的地方的等效氣隙。

圖7 瓷瓶橫向剖切圖(瓷瓶底部區(qū)域)

耐壓時瓷瓶內(nèi)部氣隙在高壓下?lián)舸┓烹?，放電?dǎo)致試驗(yàn)電壓降低，放電終止，瓷瓶內(nèi)部氣隙絕緣得以恢復(fù)，試驗(yàn)電壓回升，當(dāng)試驗(yàn)電壓回升到放電電壓值時，氣隙又被擊穿，又開始新一輪放電。因此，耐壓設(shè)備二次電流、電壓也相應(yīng)地劇烈波動。放電導(dǎo)致瓷瓶內(nèi)部溫度升高，尤其是在瓷瓶頂部氣隙越多的地方，放電越強(qiáng)烈溫度越高，當(dāng)試驗(yàn)電壓升高時放電向瓷瓶下部氣隙較小的區(qū)域擴(kuò)散。相應(yīng)地，從紅外圖譜上也反映出發(fā)熱區(qū)域從瓷瓶頂部由上到下，從內(nèi)而外，逐漸擴(kuò)散。

從絕緣電阻的變化可以看出瓷瓶內(nèi)部裂紋和外部環(huán)境存在聯(lián)通通道，第一次耐壓后，聯(lián)通通道變得更大，使外部潮氣進(jìn)入瓷瓶內(nèi)部，在第二次耐壓時，瓷瓶溫度升高，將瓷瓶干燥，排出潮氣，絕緣又恢復(fù)到第一次耐壓時狀況。

2 結(jié)語

通過這次缺陷處理及分析，說明了紅外測溫對設(shè)備隱患排查具有重要意義，利用紅外測溫及圖譜分析的手段可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的絕緣缺陷。

［1］李建明，朱康.高壓電氣設(shè)備試驗(yàn)方法［M］.北京:中國電力出版社，2001.