一起66 kV金屬氧化物避雷器故障分析

遲丹一，鐘雅風(fēng)，耿莉娜，馬一菱

（國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110006）

一起66 kV金屬氧化物避雷器故障分析

遲丹一，鐘雅風(fēng)，耿莉娜，馬一菱

（國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110006）

對(duì)一起66 kV金屬氧化物避雷器故障進(jìn)行了分析，通過(guò)對(duì)避雷器進(jìn)行外觀、解體檢查及故障相分析，發(fā)現(xiàn)引起故障的原因是避雷器內(nèi)部受潮，使避雷器整體絕緣迅速下降。針對(duì)此次故障提出了對(duì)避雷器進(jìn)行帶電測(cè)試，對(duì)硅橡膠復(fù)合外套避雷器交接驗(yàn)收試驗(yàn)時(shí)應(yīng)進(jìn)行交流持續(xù)運(yùn)行電壓下的泄漏電流、阻性電流測(cè)量及避雷器抽檢試驗(yàn)，以提高避雷器運(yùn)行的可靠性。

金屬氧化物避雷器；故障分析；帶電測(cè)試；改進(jìn)措施

金屬氧化物避雷器具有優(yōu)異的非線性特性，被廣泛用于發(fā)電、輸電、變電、配電系統(tǒng)中，使電氣設(shè)備的絕緣免受過(guò)電壓損害。近幾年，由于生產(chǎn)工藝差、結(jié)構(gòu)不合理等原因?qū)е聫?fù)合外絕緣避雷器密封性能劣化，造成避雷器絕緣水平下降，甚至導(dǎo)致設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞。因此，復(fù)合外絕緣避雷器良好的密封性能對(duì)保證避雷器安全、穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義［1－6］。

1 故障概況

2013年2月11日11：42，某220 kV變電站66 kVⅢ母線接地告警，瞬間復(fù)位，B相間歇性發(fā)生接地，約1 min后B相死接地。11：49：37甲線相間距離I段保護(hù)動(dòng)作，開(kāi)關(guān)跳閘，重合良好，故障檢測(cè)為A、B相短路，重合后B相全接地。

現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)甲線A相避雷器落地、燒損，B相避雷器上半部燒損。A相出口引線受避雷器閥片沖擊破股，出口絕緣子受沖擊損壞1片。2013年2月16日將1組3相避雷器進(jìn)行解體及試驗(yàn)。

2 試驗(yàn)情況

故障避雷器由單節(jié)構(gòu)成，無(wú)均壓環(huán)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。避雷器包括上下法蘭和瓷套，瓷套內(nèi)部為避雷器電阻片柱。額定電壓為96 kV，持續(xù)運(yùn)行電壓為75 kV，直流1 mA參考電壓為140 kV。

圖1 避雷器結(jié)構(gòu)示意圖

設(shè)備交接時(shí)絕緣電阻試驗(yàn)及直流試驗(yàn)結(jié)果如表1、表2所示，故障后在試驗(yàn)大廳只對(duì)C相進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表1 設(shè)備交接絕緣電阻試驗(yàn)結(jié)果MΩ

表2 設(shè)備交接直流試驗(yàn)結(jié)果MΩ

表3 故障后試驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)對(duì)表1—3數(shù)據(jù)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)甲線C相直流1 mA電壓明顯下降，與交接試驗(yàn)數(shù)據(jù)比較，下降16.7%，持續(xù)運(yùn)行電壓下的阻性電流基波值偏大，工頻參考電壓下降，由此可以判斷C相內(nèi)部有受潮現(xiàn)像。

3 解體檢查

3.1 B相解體

B相解體檢查發(fā)現(xiàn)有3處破損點(diǎn)，中上部燒損最嚴(yán)重，如圖2所示。將硅橡膠外絕緣扒開(kāi)后，可明顯看出B相的燒損痕跡，燒損痕跡是從下部開(kāi)始環(huán)繞到中部和上部。將電阻片外絕緣環(huán)氧玻璃筒切開(kāi)，發(fā)現(xiàn)上法蘭一端彈簧圈已燒損，如圖3、圖4所示。

從B相解體情況看，其故障點(diǎn)應(yīng)從B相下部開(kāi)始沿電阻片柱側(cè)面（沿面）放電，使部分絕緣降低，導(dǎo)致中上部燒損，部分電阻片熱擊穿。形成放電的原因一是電阻片側(cè)面釉受潮；二是電阻片側(cè)面釉或環(huán)氧玻璃筒內(nèi)部發(fā)生局部放電。

圖2 B相中上部燒損情況

圖3 B相上法蘭一端彈簧圈

圖4 B相內(nèi)部整體情況

3.2 A相解體

A相解體檢查發(fā)現(xiàn)有2處燒損點(diǎn)，如圖5所示。硅橡膠外絕緣扒開(kāi)，看到2處燒損點(diǎn)。A相內(nèi)部解體，發(fā)現(xiàn)電阻片只剩14片（正常應(yīng)為32片），由圖6可以看出，燒損嚴(yán)重點(diǎn)在鋁墊塊部分（A相下部）。

圖5 A相2處燒損點(diǎn)

圖6 A相燒損情況

額定電壓為96 kV的避雷器，其持續(xù)運(yùn)行電壓為75 kV，正常情況下，避雷器應(yīng)能承受66 kV系統(tǒng)單相接地時(shí)非故障相電壓升高的能力。

故障錄波圖記錄當(dāng)B相單相接地時(shí)，其非故障相電壓升高為67.32 kV。

根據(jù)A相解體情況，A相內(nèi)部存在受潮跡象，且看到電阻片受潮部位是從外（側(cè)面釉）向里（電阻片表面—氧化鋅表面）擴(kuò)散的?？赡苡捎趦?nèi)部電阻片已經(jīng)受潮，當(dāng)系統(tǒng)電壓波動(dòng)時(shí)，就會(huì)發(fā)生故障。電阻片沖出外部的原因可能是避雷器的防爆孔未起到作用，內(nèi)部熱能量不能盡快釋放造成的。

3.3 C相解體

扒開(kāi)C相硅橡膠外套，可明顯看到4個(gè)避雷器防爆孔。C相上法蘭鋸開(kāi)，彈簧圈與上法蘭連接用裸銅線，發(fā)現(xiàn)裸銅線有銅銹，且彈簧圈有部分銹蝕現(xiàn)像，如圖7所示。C相內(nèi)部拆開(kāi)，整體外觀良好，C相電阻片柱拆開(kāi)，發(fā)現(xiàn)部分電阻片表面有潮濕痕跡，如圖8所示。C相環(huán)氧玻璃筒未見(jiàn)異常。

圖7 銹蝕的彈簧

C相有32片電阻片，電阻片在室溫下放置17 h后進(jìn)行直流泄漏電流試驗(yàn)，電阻片順序至上而下，從上法蘭開(kāi)始計(jì)數(shù)，24 h測(cè)量2次試驗(yàn)數(shù)據(jù)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)趨勢(shì)相同。解體發(fā)現(xiàn)有部分電阻片受潮痕跡，表明C相內(nèi)部存在受潮現(xiàn)象，且上部受潮比下部受潮嚴(yán)重。

圖8 電阻片表面潮濕痕跡

根據(jù)解體檢查情況可以看出，其受潮趨勢(shì)是從外向里，與A相的受潮方式基本相同。即電阻片側(cè)面釉先受潮，再延伸至電阻片表面，發(fā)生此類現(xiàn)象的原因是上節(jié)上法蘭外部可能滲水進(jìn)入環(huán)氧玻璃筒內(nèi)部；第1層固定電阻片柱膠含有水分；固定環(huán)氧玻璃筒的液體膠含有水分；環(huán)氧玻璃筒含有水分；安裝過(guò)程中帶進(jìn)水。

根據(jù)C相電阻片測(cè)試結(jié)果可以看出，其水分可能從上法蘭部分進(jìn)入。

4 存在的問(wèn)題及建議

根據(jù)提供的試驗(yàn)報(bào)告，發(fā)現(xiàn)交接試驗(yàn)只進(jìn)行了直流試驗(yàn)，未進(jìn)行交流持續(xù)電流試驗(yàn)。該變電站的報(bào)告審核時(shí)間為2012年8月，查閱審核報(bào)告，發(fā)現(xiàn)其大部分設(shè)備的試驗(yàn)時(shí)間為2012年5月，而變電站的投運(yùn)時(shí)間為2012年12月9日，按照交接試驗(yàn)規(guī)程，驗(yàn)收試驗(yàn)后超過(guò)6個(gè)月應(yīng)在投運(yùn)前，再進(jìn)行復(fù)測(cè)。

建議對(duì)該變電站乙線進(jìn)行帶電測(cè)試，且取電壓信號(hào)進(jìn)行阻性電流的測(cè)量。對(duì)硅橡膠復(fù)合外套避雷器交接驗(yàn)收試驗(yàn)時(shí)應(yīng)進(jìn)行交流持續(xù)運(yùn)行電壓下的泄漏電流及阻性電流測(cè)量，無(wú)論是電站避雷器還是線路避雷器（外帶串聯(lián)間隙的）本體都應(yīng)進(jìn)行交流持續(xù)運(yùn)行電壓下的泄漏電流及阻性電流測(cè)量。與66 kV電纜配合的無(wú)間隙避雷器（安裝在線路桿塔上），應(yīng)進(jìn)行抽檢試驗(yàn)，根據(jù)2012年底調(diào)查結(jié)果得知，部分變電站自安裝后一直未進(jìn)行試驗(yàn)，最長(zhǎng)時(shí)限近10年。新建變電站投運(yùn)前應(yīng)檢查試驗(yàn)時(shí)間，超過(guò)6個(gè)月應(yīng)進(jìn)行復(fù)測(cè)。

根據(jù)A、B、C三相解體情況、C相高壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)及運(yùn)行時(shí)限來(lái)看，能使避雷器在運(yùn)行較短時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障的最大可能原因是避雷器內(nèi)部受潮，使避雷器整體絕緣迅速下降，從而導(dǎo)致避雷器燒損。

［1］吳德貫，周 禹，余忠田，等.一起500 kV金屬氧化物避雷器故障分析［J］.電瓷避雷器，2013，56（3）：58－60，65.

［2］齊 賽，朱曉斌.ZnO避雷器爆炸原因分析及防范措施［J］.大眾用電，2007，23（12）：34－35.

［3］馬 勇，劉 洋，謝天喜，等.一起氧化鋅避雷器故障原因分析與思考［J］.高壓電器，2014，57（11）：139－144.

［4］楊璐羽，李冠華，鐘雅風(fēng)，等.500 kV變電站主變一次側(cè)避雷器故障分析［J］.東北電力技術(shù)，2014，35（4）：34－36.

［5］周祥國(guó)，耿莉娜，鐘雅風(fēng)，等.高海拔220 kV瓷外套避雷器電位分布缺陷研究［J］.東北電力技術(shù)，2014，35（6）：9－13.

［6］孫 羽，羅 斌，張鵬遠(yuǎn).特高壓氧化鋅避雷器電壓分布的計(jì)算與試驗(yàn)［J］.東北電力技術(shù)，2008，29（3）：1－4.

Fault Analysis on 66 kV Metal Oxide Arrester

CHI Dan?yi，ZHONG Ya?feng，GENG Li?na，MA Yi?ling
（Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China）

A fault of 66 kV metal oxide arrester is analyzed in this paper.The fault is due to the moisture within the arrester by visual inspection，disassembling analysis and failure phase analysis which made the overall arrester insulation decline rapidly.To improve the reliability of operation of the arrester，the suggestion of live line test，sampling test and the measurement of leak current and resistive current under continuous operating voltage AC for silicone rubber polymeric surge arrester over test site are carried out for this fault.

MOA；Fault analysis；Live line test；Improvement measures

TM862

A

1004－7913（2016）09－0016－03

遲丹一（1988—），女，碩士，工程師，從事高電壓技術(shù)研究工作。

2016－07－10）