配電型氧化鋅避雷器的故障分析及處理

易文勝

(中電投重慶分公司(中電遠(yuǎn)達(dá)),重慶 401122)

配電型氧化鋅避雷器的故障分析及處理

易文勝

(中電投重慶分公司(中電遠(yuǎn)達(dá)),重慶 401122)

火力發(fā)電廠配備大量的高壓電機(jī)及設(shè)備,為防止由于操作過電壓引起設(shè)備損壞,一般在高壓設(shè)備電源側(cè)安裝避雷器。由于避雷器安裝在高壓設(shè)備電源側(cè),一旦避雷器自身出現(xiàn)故障,不僅會(huì)影響設(shè)備運(yùn)行,甚至影響到6KV整段母線的正常運(yùn)行,造成故障擴(kuò)大和檢修范圍擴(kuò)大,所以避雷器的保護(hù)特性對(duì)設(shè)備安全異常重要?，F(xiàn)場對(duì)氧化鋅避雷器的保護(hù)特性的監(jiān)控主要是停運(yùn)時(shí)進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn),試驗(yàn)項(xiàng)目包括絕緣和直流泄漏電流檢查,這種檢查相對(duì)靜態(tài),能夠發(fā)現(xiàn)已經(jīng)存在問題的避雷器,但沒有避雷器運(yùn)行期間的泄漏電流的監(jiān)控,無法防止避雷器在運(yùn)行期間出現(xiàn)故障后對(duì)系統(tǒng)的影響。避雷器安裝在配電盤內(nèi)電纜間隔內(nèi),由于配電間與室外相連,冬季環(huán)境較低,在極端情況下出現(xiàn)盤柜電纜室結(jié)露,引起避雷器潮濕,避雷器器絕緣下降,在工頻運(yùn)行電壓下發(fā)生短路故障,造成機(jī)組停運(yùn)。本文重點(diǎn)就如何防范避雷器在運(yùn)行受潮并提出防范措施。

氧化鋅避雷器 絕緣 耐壓 擊穿 泄漏電流

1 引言

為有效保證電氣設(shè)備在操作過壓情況不受損壞,火電廠在電氣設(shè)備進(jìn)線端的高壓盤柜內(nèi)配備氧化鋅避雷器,應(yīng)該說對(duì)電氣設(shè)備起到很好的保護(hù)效果。近些年復(fù)合硅橡膠技術(shù)的發(fā)展,避雷器外絕緣普遍采用這種材質(zhì),性能明顯好于傳統(tǒng)的瓷瓶避雷器。本文旨在分析一起特殊故障實(shí)例,探討避雷器的密封性對(duì)避雷器絕緣的影響。

2 避雷器設(shè)備

某火力發(fā)電廠6kv采用的過電壓吸收裝置型號(hào)為HY3B-M-8/1,標(biāo)稱放電電流為3KA,額定電壓為8KV,標(biāo)稱電流下殘壓為1KV。這是有機(jī)復(fù)合外套無間隙金屬氧化鋅避雷器,采用通流能力較強(qiáng)的氧化鋅非線性電阻片疊加組裝,密封于外套腔內(nèi),無任何放電間隙。在正常持續(xù)運(yùn)行電壓狀態(tài)下,避雷器不動(dòng)作,呈高阻狀態(tài)。當(dāng)大氣過電壓或操作過電壓的幅值超過一定范圍時(shí),避雷器導(dǎo)通。由于氧化鋅電阻片優(yōu)良的非線性伏安特性,導(dǎo)通后其兩端的殘壓被抑制在被保護(hù)設(shè)備的絕緣安全值以下,從而使電氣設(shè)備受到保護(hù)。氧化鋅電阻片通流容量大,保護(hù)殘壓低,電壓響應(yīng)迅速,是近十余年興起的高性能新型限壓元件。優(yōu)點(diǎn):由于采用硅橡膠外套,從根本上消除了瓷套式避雷器可能存在的外瓷套爆裂現(xiàn)象,并提高了防潮、耐污、抗老化、散熱等性能,同時(shí)體積小重量輕,免于維修。缺點(diǎn):在避雷器出線端存在封閉不嚴(yán)的隱患,檢修試驗(yàn)時(shí)的提拉容易引起避雷器出線端密封松動(dòng);無泄露電流指示裝置,不利于運(yùn)行人員監(jiān)視。

3 故障原因

電廠6kvPC段送風(fēng)機(jī)開關(guān)柜在運(yùn)行時(shí)速斷保護(hù)動(dòng)作跳閘,經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)開關(guān)柜電纜室內(nèi)避雷器引線短路接地?zé)龘p。C相避雷器在運(yùn)行中壓敏電阻發(fā)生劣變,在運(yùn)行電壓下動(dòng)作,導(dǎo)致C相避雷器接地,產(chǎn)生的大電流熔斷C相避雷器引線,產(chǎn)弧熔斷相鄰A、B相避雷器引線,電弧引起的氣浪沖擊開關(guān)柜后盤門及泄壓頂蓋,引起盤門及頂蓋變形,同時(shí)開關(guān)柜綜合保護(hù)裝置檢測到C相接地電流,速斷保護(hù)動(dòng)作使送風(fēng)機(jī)跳閘。

表1

圖1

4 故障分析

故障后調(diào)閱6KV電氣監(jiān)控系統(tǒng),母線電壓正常,母線線電壓為6．3KV,電壓曲線波動(dòng)范圍在5%以內(nèi);設(shè)備開關(guān)在運(yùn)行狀態(tài),沒有啟停操作,不存在操作過電壓。調(diào)閱避雷器最近一次高壓預(yù)試試驗(yàn)報(bào)告:主要開展了絕緣檢查和U1mA及0．75U1mA直流耐壓檢查。

檢查數(shù)據(jù):(見表1)。

0．75U1mA試驗(yàn)電壓一般比實(shí)際運(yùn)行相電壓(峰值)要高些,這樣就很好模擬了實(shí)際運(yùn)行下的泄露電流情況,要求≤50uA。

從圖1可以看出,U1mA是反應(yīng)避雷器是否受潮的一個(gè)拐點(diǎn),一般避雷器受潮需要一個(gè)過程,所以監(jiān)視運(yùn)行工頻電壓下的泄漏電流對(duì)避雷器異常重要。本故障實(shí)際就是避雷器在運(yùn)行時(shí),由于盤柜電纜室內(nèi)有潮氣,加上避雷器出線端部密封受損,疊加因數(shù)造成避雷器受潮,避雷器受潮后最直觀的反應(yīng)是泄漏電流增加,長時(shí)間熱效應(yīng)累計(jì),最后造成引線絕緣燒損短路。

5 措施建議

(1)電氣配電間在設(shè)計(jì)時(shí),既要考慮通風(fēng)性又要兼顧防止盤柜受潮。將現(xiàn)配電室下通風(fēng)口改為濾網(wǎng)加隔離板,在夏季需要降溫時(shí)拉開隔離板通風(fēng),冬季拉上隔離板,防止外面冷空氣進(jìn)入室內(nèi),保證配電室干燥,防止盤柜結(jié)露。(2)將現(xiàn)有避雷器改為帶有在線監(jiān)視泄漏電流型,便于運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)避雷器隱患,為采取措施爭取時(shí)間。(3)根據(jù)對(duì)避雷器運(yùn)行期間泄漏電流的分析,有重點(diǎn)地先檢查其密封性,將其侵泡在溫水中24小時(shí),擦拭干凈后檢查絕緣。(4)目前火電廠6KV開關(guān)普遍采用真空斷路器,開關(guān)的滅弧能力和同期都較好,這已經(jīng)限制了操作過電壓的發(fā)生,所以無間隙避雷器的電阻片的劣化大大減輕。建議金屬氧化鋅避雷器高壓預(yù)試周期由每年雷雨季節(jié)前調(diào)整為2-3年一次,使用5年以后可根據(jù)運(yùn)行時(shí)泄漏電流的增加,縮短預(yù)試周期,這樣可減少避雷器頻繁拆卸和提拉引線對(duì)出線密封的破壞,同時(shí)減少現(xiàn)場勞動(dòng)強(qiáng)度。

6 結(jié)語

配電型避雷器在電廠使用廣泛,數(shù)量較大,對(duì)保護(hù)電氣設(shè)備異常重要。同時(shí)配電型避雷器往往與出線電纜、保護(hù)CT安裝在一個(gè)間隔內(nèi),它本身的劣化后的短路將對(duì)設(shè)備安全運(yùn)行帶來擴(kuò)大的影響。所以我們要通過運(yùn)行監(jiān)視加預(yù)防試驗(yàn)來發(fā)現(xiàn)避雷器的劣化規(guī)律,及時(shí)采取措施,防止事故擴(kuò)大。

[1]交流電力系統(tǒng)金屬氧化鋅避雷器使用導(dǎo)則.DL/T804-2002.

[2]電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程.DL/T 596-1996.

[3]董振亞.電力系統(tǒng)的過電壓保護(hù)[M].中國電力出版社,1997.62.