組合電器內(nèi)置避雷器失地故障的檢測(cè)及防范

隋 恒，董 亞，張 芳

(國(guó)網(wǎng)山東省電力公司聊城供電公司, 山東 聊城 252000)

組合電器內(nèi)置避雷器失地故障的檢測(cè)及防范

隋 恒，董 亞，張 芳

(國(guó)網(wǎng)山東省電力公司聊城供電公司, 山東 聊城 252000)

通過(guò)對(duì)避雷器帶電測(cè)試數(shù)據(jù)異常情況的分析，發(fā)現(xiàn)了一起內(nèi)置于組合電器(GIS)氣室中的避雷器失地運(yùn)行故障，并對(duì)故障原因進(jìn)行了測(cè)試和分析。結(jié)合組合電器設(shè)備的特點(diǎn)，提出了組合電器及其內(nèi)置設(shè)備運(yùn)行缺陷的防范措施。

避雷器；組合電器；帶電測(cè)試；失地故障

某220 kV變電站一次設(shè)備采用組合電器(GIS)結(jié)構(gòu)，其中避雷器三相共體內(nèi)置于GIS氣室中，避雷器低壓端經(jīng)引出線連接至泄漏電流表后接地。這種結(jié)構(gòu)保證了避雷器不受外界氣候變化影響，運(yùn)行年限較長(zhǎng)，但由于避雷器內(nèi)置于密閉的GIS氣室中，一旦出現(xiàn)缺陷，需要將設(shè)備停電后才能打開(kāi)氣室進(jìn)行檢查處理。

1 避雷器帶電測(cè)試故障現(xiàn)象

1.1 避雷器泄漏電流異常

2013年5月，對(duì)該變電站進(jìn)行避雷器帶電測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)，1號(hào)主變110 kV側(cè)101間隔A相避雷器泄漏電流表指示為0，其他2相泄漏電流為0.45 mA。檢測(cè)人員使用避雷器帶電測(cè)試儀對(duì)101間隔避雷器進(jìn)行泄漏電流測(cè)試，將測(cè)試儀的電流輸入線夾一端夾在GIS內(nèi)避雷器的引出線處，另一端夾在接地端上，如圖1所示。

圖1 避雷器泄漏電流測(cè)試

圖2 避雷器帶電測(cè)試接線示意

1.2 避雷器帶電測(cè)試原理

避雷器帶電測(cè)試接線如圖2所示，測(cè)試儀的電流輸入線夾分別夾在泄漏電流表的兩端，通過(guò)電壓信號(hào)取樣儀獲得母線PT(電壓互感器)側(cè)電壓信號(hào)，測(cè)試儀主機(jī)通過(guò)天線接收到PT側(cè)參考電壓信號(hào)，取得泄漏電流的相位信息。由于泄漏電流表輸入內(nèi)阻(＞1 MΩ)遠(yuǎn)大于帶電測(cè)試儀的輸入電阻（＜2 Ω)，因此避雷器泄漏電流幾乎全部流入帶電測(cè)試儀。

避雷器在電壓作用下產(chǎn)生的泄漏全電流Ix，由容性分量Ic和阻性分量Ir2部分組成，其關(guān)系如圖3所示。

圖3 泄漏全電流及其分量的關(guān)系

通常情況下，全電流Ix變化不大，阻性電流主要通過(guò)功角Φ的變化來(lái)反映。當(dāng)避雷器性能良好時(shí)，阻性分量Ir占比約為全電流的10 %～20 %。因此，通過(guò)檢測(cè)阻性電流的大小及變化趨勢(shì)即可檢測(cè)避雷器是否存在閥片受潮、老化等缺陷。

1.3 避雷器帶電測(cè)試結(jié)果

避雷器泄漏電流測(cè)試結(jié)果如表1所示。

表1 部分電流致熱型設(shè)備熱像特征和缺陷性質(zhì)

由表1可知，測(cè)試儀A相沒(méi)有電流流過(guò)。為防止由于測(cè)試線內(nèi)部斷線造成上述結(jié)果，將A，B 2相的測(cè)試線互換后再進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)A相避雷器數(shù)據(jù)沒(méi)有變化，因此可以排除泄漏電流表本身故障導(dǎo)致表計(jì)讀數(shù)為0的情況。

2 故障原因分析

根據(jù)測(cè)試結(jié)果及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)分析，造成上述結(jié)果的原因有以下2種。

(1) 避雷器低壓端引出線與接線端斷開(kāi)，搭接在GIS氣室外殼后接地，如圖4(a)所示。此時(shí)，避雷器雖正常運(yùn)行，能夠起到過(guò)電壓保護(hù)的作用，但泄漏電流不會(huì)流過(guò)泄漏電流表。由于氣室中避雷器引出端沒(méi)有與泄漏電流表上端相連，因此無(wú)法進(jìn)行帶電測(cè)試，不能監(jiān)視避雷器運(yùn)行狀況。

(2) 避雷器低壓端子與泄漏電流表斷開(kāi)連接，低壓端子與接地極間開(kāi)路，如圖4(b)所示。此時(shí)避雷器失地運(yùn)行，無(wú)法起到過(guò)電壓保護(hù)的作用。由于此間隔為主變中壓側(cè)間隔，所以在變壓器高壓側(cè)由于操作或雷擊產(chǎn)生傳遞過(guò)電壓，或線路側(cè)發(fā)生操作過(guò)電壓時(shí)，都會(huì)因失去避雷器保護(hù)而損壞設(shè)備或使過(guò)電壓范圍增大。

圖4 避雷器低壓端斷線示意

根據(jù)以上分析可知，避雷器低壓引出線與泄漏電流表斷開(kāi)是導(dǎo)致泄漏電流表計(jì)讀數(shù)為0的原因。要確定低壓引線是否接地，則需要打開(kāi)氣室對(duì)其內(nèi)部進(jìn)行檢查。

3 故障檢查和處理

將主變停運(yùn)，排出并收集避雷器氣室中的SF6氣體后，打開(kāi)氣室檢查內(nèi)部引線情況?，F(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)避雷器引出線在壓線夾處斷開(kāi)，引出線在絕緣護(hù)套內(nèi)部懸空?？紤]到前一次帶電測(cè)試數(shù)據(jù)正常，可以判斷，是因連接線與線夾壓接不良，運(yùn)行中在電動(dòng)力、機(jī)械力作用下導(dǎo)致引出線斷裂，造成避雷器失地運(yùn)行。

將斷開(kāi)處恢復(fù)連接后補(bǔ)充SF6新氣，并經(jīng)微水測(cè)試合格后進(jìn)行避雷器帶電測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表2所示。

處理后，避雷器相間阻性電流無(wú)明顯異常，與歷史數(shù)據(jù)縱向比較也無(wú)明顯增長(zhǎng)，功角Φ≥80°，說(shuō)明避雷器性能良好，無(wú)老化或受潮情況。

表2 處理后泄漏電流測(cè)試結(jié)果

4 防范措施

該故障是一次典型的安裝缺陷引發(fā)的設(shè)備運(yùn)行故障。對(duì)山東省近年來(lái)發(fā)生的353起GIS缺陷按運(yùn)行年限分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3所示。

表3 GIS缺陷按運(yùn)行年限分布統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

根據(jù)表3可知，組合電器(GIS)設(shè)備缺陷多發(fā)生在投運(yùn)初期，這表明缺陷并非主要由老化、環(huán)境影響等引起的，而是和產(chǎn)品質(zhì)量、安裝工藝等有直接的關(guān)系。當(dāng)設(shè)備投運(yùn)年限超過(guò)5年后，設(shè)備本身固有的缺陷大部分已暴露并得到處理，組合電器運(yùn)行將趨于穩(wěn)定。

本次故障間隔為主變間隔，需要將變壓器停運(yùn)后才能處理缺陷，并要在重新補(bǔ)充SF6氣體后方可將變壓器投運(yùn)，降低了供電可靠性。同時(shí)，GIS氣室的拆卸檢查也浪費(fèi)了大量的人力、物力。為防止此類(lèi)故障再次發(fā)生，應(yīng)采取以下措施。

(1) 加強(qiáng)對(duì)組合電器的駐廠監(jiān)造，強(qiáng)化設(shè)備的各類(lèi)元件的出廠試驗(yàn)檢查，對(duì)廠家外購(gòu)的避雷器、互感器等部件應(yīng)制定專(zhuān)門(mén)的監(jiān)造方案，確保設(shè)備出廠時(shí)符合要求。

(2) 組合電器設(shè)備的斷路器、隔離開(kāi)關(guān)氣室均為廠家安裝調(diào)試完成后整體運(yùn)輸和安裝，在現(xiàn)場(chǎng)一般只進(jìn)行母線安裝對(duì)接、電壓互感器和避雷器的對(duì)接等。應(yīng)重點(diǎn)對(duì)需在現(xiàn)場(chǎng)打開(kāi)氣室進(jìn)行安裝或?qū)拥墓ぷ鬟M(jìn)行監(jiān)督，嚴(yán)格控制土建施工，保證清潔度，對(duì)連接線材、螺栓等牢固性進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)檢查。

(3) 根據(jù)《國(guó)家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》規(guī)定，110 kV及以上電壓等級(jí)避雷器均應(yīng)安裝泄漏電流表，運(yùn)行中應(yīng)按時(shí)記錄泄漏電流值，定期與歷史數(shù)據(jù)比對(duì)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)避雷器內(nèi)部閥片的老化、受潮。

(4) 泄漏電流阻性分量所占比重較小，在避雷器閥片劣化初期，阻性電流的增大并不會(huì)使泄漏電流發(fā)生明顯變化。因此，雷雨季節(jié)前后應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行避雷器帶電測(cè)試，以準(zhǔn)確測(cè)量泄漏電流各分量，實(shí)現(xiàn)在設(shè)備不停電情況下檢查閥片性能，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷。

5 結(jié)束語(yǔ)

組合電器(GIS)具有占地面積小、安裝迅速等優(yōu)點(diǎn)，因此，使用組合電器成為110 kV及以上電壓等級(jí)設(shè)備發(fā)展的趨勢(shì)。內(nèi)置避雷器不受外界環(huán)境影響，運(yùn)行使用年限長(zhǎng)，但是出現(xiàn)缺陷后需要停電打開(kāi)氣室進(jìn)行檢查，存在缺陷處理時(shí)間長(zhǎng)、SF6氣體回收困難等問(wèn)題，因此，加強(qiáng)設(shè)備的驗(yàn)收工作，消除安裝過(guò)程中存在的缺陷，并重視帶電測(cè)試等技術(shù)，實(shí)時(shí)掌握避雷器運(yùn)行狀況，對(duì)提高設(shè)備運(yùn)行維護(hù)水平，及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故隱患，減少停電時(shí)間，有著重要的意義。

1 胡春梅，曹小龍，曹小虎，等.運(yùn)行中MOA狀態(tài)檢測(cè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)判析[J].電磁避雷器，2012(4).

2 李 輝，齊大勇，張利群，等.GIS擴(kuò)建對(duì)接方式分析[J].山東電力技術(shù)，2013(5).

3 李慶玲，王興貴，李 效.氧化鋅避雷器應(yīng)用的一些問(wèn)題探討[J].高壓電器，2009(2).

2014-11-11。

隋 恒(1986-)，男，工程師，主要從事電氣設(shè)備的高壓試驗(yàn)及狀態(tài)監(jiān)測(cè)工作，email：suiheng_5@163.com。

董 亞(1977-)，女，技師，主要從事高壓試驗(yàn)檢修工作。

張 芳(1974-)，女，高級(jí)技師，主要從事高壓試驗(yàn)檢修工作。