依據(jù)運(yùn)行中持續(xù)電流變化判斷MOA受潮劣化的不確定性

李鐵濱，楊俊海，梁之林，劉 聰

（1.國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司培訓(xùn)中心，長(zhǎng)春 130062；2.國(guó)網(wǎng)通化供電公司，吉林 通化 134001；3.國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司電力科學(xué)研究院，長(zhǎng)春 130021；4.國(guó)網(wǎng)白城供電公司，吉林 白城 137000）

全電流、阻性電流檢測(cè)不僅可以發(fā)現(xiàn)MOA（金屬氧化物避雷器）受潮缺陷，還可以分析電阻片的老化［1］。若MOA 閥片受潮或老化，運(yùn)行持續(xù)電流中的阻性電流將增大。準(zhǔn)確地檢測(cè)運(yùn)行中的持續(xù)電流，對(duì)于分析MOA 的狀態(tài)十分有效［1］。下面以3個(gè)帶電檢測(cè)運(yùn)行實(shí)例，分析MOA 運(yùn)行中持續(xù)電流受結(jié)構(gòu)、元件絕緣性能、閥片劣化同期性等影響因素，指出只依據(jù)運(yùn)行中持續(xù)電流變化判斷MOA 是否進(jìn)水受潮、閥片老化有一定的不確定性。

1 MOA 受潮劣化案例

1.1 TD變220 kV MOA進(jìn)水受潮

a.例行紅外檢測(cè)。發(fā)現(xiàn)220 kV Ⅰ母A 相MOA 溫度異常。熱像圖分析，A 相MOA 上節(jié)整體均勻發(fā)熱，下節(jié)上中部、下部呈現(xiàn)低溫度區(qū)，中下部局部溫度較高，A 相下節(jié)與B 相下節(jié)發(fā)熱區(qū)域同位置最大溫差6.5K，A 相上節(jié)與B 相上節(jié)最大溫差6.6K，遠(yuǎn)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)［2］規(guī)定的溫差不大于0.5～1.0K的缺陷認(rèn)定值。

b.運(yùn)行中持續(xù)電流檢測(cè)。標(biāo)準(zhǔn)［3］規(guī)定：110（66）kV 及以上金屬氧化物避雷器，阻性電流初值差不超過(guò)50%，且全電流不超過(guò)20%。220kVⅠ母線MOA 運(yùn)行中持續(xù)電流檢測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。通過(guò)與歷史數(shù)據(jù)及同組間其他MOA 的測(cè)量結(jié)果相比較做出判斷，彼此應(yīng)無(wú)顯著差異。當(dāng)阻性電流增加0.5倍時(shí)應(yīng)縮短試驗(yàn)周期并加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，增加1倍時(shí)應(yīng)停電檢查。本組MOA A 相全電流減小33%，以B相為基數(shù)阻性電流增加13.25%。等比例修正A 相阻性電流將比B相增大69.88%，A 相可能存在異常，按標(biāo)準(zhǔn)［3］要求應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。

c.紅外檢測(cè)。從紅外檢測(cè)數(shù)據(jù)可以看出A 相MOA 下節(jié)嚴(yán)重進(jìn)水受潮，為危急缺陷。A 相MOA立即停電更換，并在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了模擬試驗(yàn)和解體檢查。

d.直流試驗(yàn)。A 相下節(jié)絕緣電阻的初值由高于13 000 MΩ 下降至124 MΩ，U1mA的初值由不低于150.0kV 下降至39.7kV，75%U1mA泄漏電流無(wú)法測(cè)量，TD220kV 變電站220kVⅠ母線MOA 直流試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2，MOA 底座絕緣使用絕緣測(cè)試儀測(cè)量絕緣阻值為零。

e.交流試驗(yàn)。施加127.3kV 交流電壓22min時(shí)拍攝紅外熱像圖，溫場(chǎng)分布與現(xiàn)場(chǎng)拍攝的熱像圖相同。測(cè)量MOA 運(yùn)行電壓下的全電流、阻性電流，以B相為基數(shù)，A 相MOA 全電流1 147μA，增大98.44%，阻性電流1485μA，增大794.6%。MOA上節(jié)分壓102.0kV，下節(jié)分壓25.3kV。

表1 TD變220 kVⅠ母線MOA運(yùn)行中持續(xù)電流檢測(cè)數(shù)據(jù) μA

表2 TD220 kV變電站220 kVⅠ母MOA直流試驗(yàn)數(shù)據(jù)

f.解體檢查。MOA 下節(jié)上部鐵件結(jié)合部硅膠開(kāi)裂進(jìn)水，各閥片水漬嚴(yán)重，閥片內(nèi)孔表面積有大量結(jié)晶鹽類(lèi)，嚴(yán)重過(guò)熱導(dǎo)致閥片釉色變化。MOA下節(jié)33支閥片，絕緣電阻值1 000 MΩ 以上8片，200～500 MΩ7片，20～200MΩ8片，20MΩ以下10片。

1.2 LJ220 kV 變電站3支220 kV MOA 下節(jié)閥片受潮劣化

a.變電站例行紅外檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)該站2組220kV MOA 3 支下節(jié)溫場(chǎng)分布異常，主變一次MOA A相、B相下節(jié)與C相下節(jié)同位置溫差分別為1.9K、3.5K，220kV 主母MOA B 相下節(jié)與A 相、C 相下節(jié)同位置最大溫差2.9K，超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)［2］規(guī)定缺陷認(rèn)定值。

b.進(jìn)行MOA 運(yùn)行中持續(xù)電流檢測(cè)，持續(xù)電流的全電流、阻性電流均較前次檢測(cè)增大（見(jiàn)表3）。以220 kV主母MOA 上次檢測(cè)數(shù)據(jù)（見(jiàn)表3）為基數(shù)等比換算，主變一次MOA B相全電流增大13.55%，阻性電流增大56.32%，按標(biāo)準(zhǔn)［3］要求應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，但MOA阻性電流已超過(guò)制造商給出的250μA 的控制值。主變一次MOA A 相全電流增大－1.11%，阻性電流增大36.79%，按標(biāo)準(zhǔn)［3］規(guī)定不能認(rèn)定為缺陷。主母MOA B相全電流增大－3.06%，阻性電流增大4.98%，按標(biāo)準(zhǔn)［3］規(guī)定判定為正常。

c.MOA 運(yùn)行中持續(xù)電流分析與紅外檢測(cè)數(shù)據(jù)分析結(jié)論不一致，以紅外檢測(cè)數(shù)據(jù)判定溫場(chǎng)異常的3支MOA 下節(jié)均受潮閥片劣化，相間同位置溫差超過(guò)2.0K 的2支判定為危急缺陷，超過(guò)1.0K 但小于2.0K 的1支判定為嚴(yán)重缺陷。

表3 LJ變MOA運(yùn)行中持續(xù)電流檢測(cè)數(shù)據(jù) μA

d.停電試驗(yàn)，紅外檢測(cè)判定存在缺陷的3 支MOA 下節(jié)U1mA試驗(yàn)電壓分別比初值降低了6.78%、10.00%、14.00%，0.75U1mA泄漏電流均超過(guò)50μA，超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)［3］MOA U1mA初值差不超過(guò)±5%、0.75U1mA漏電流初值差不超過(guò)30%（或50 μA）的規(guī)定，均不合格（見(jiàn)表4）。

表4 LJ變220 kV MOA直流試驗(yàn)數(shù)據(jù)

e.解體檢查，發(fā)現(xiàn)MOA 上部閥片多片過(guò)熱變色，閥片大面積水漬，為MOA 制造過(guò)程中元件干燥不良。

1.3 SCZ220 kV 變電站220 kVⅠ母線MOA 閥片劣化

a.SCZ 220kV 變電站例行紅外檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)220 kVⅠ母線MOA 溫場(chǎng)分布異常，以C 相為基數(shù)比較，上節(jié)中上部相間同位置溫差A(yù) 相2.1 K、B 相2.2K，B相下節(jié)相間同位置溫差0.6K（見(jiàn)圖1的a和b），超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)［2］規(guī)定缺陷控制值。

圖1 SCZ220 kV變電站例行紅外檢測(cè)的熱像圖及其分析圖

b.MOA 運(yùn)行中持續(xù)電流檢測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表5。MOA 運(yùn)行中持續(xù)電流受檢測(cè)環(huán)境溫度影響均有小幅等比例增長(zhǎng)，以C 相為基數(shù)等比換算，全電流A相增大4.16%，B 相增大4.23%，阻性電流A 相增大－14.28%，B相增大－2.91%。按標(biāo)準(zhǔn)［3］規(guī)定應(yīng)判定為正常。

表5 SCZ220 kVⅠ母線MOA運(yùn)行中持續(xù)電流檢測(cè)數(shù)據(jù) μA

c.MOA 運(yùn)行中持續(xù)電流檢測(cè)結(jié)論與紅外檢測(cè)數(shù)據(jù)分析結(jié)論不一致，以紅外檢測(cè)數(shù)據(jù)判定A 相、B相MOA 上節(jié)受潮閥片劣化，為危急缺陷，B 相下節(jié)溫場(chǎng)異常為受上節(jié)影響，不認(rèn)定為缺陷。

MOA 直流試驗(yàn)，A 相、B 相MOA 上節(jié)直流U1mA試驗(yàn)電壓、0.75U1mA泄漏電流均超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)［3］缺陷控制值，B相下節(jié)試驗(yàn)參數(shù)合格，與紅外檢測(cè)診斷的結(jié)論相符。

2 MOA 運(yùn)行中持續(xù)電流檢測(cè)分析

2.1 MOA等值電路參數(shù)分析

MOA 由電阻、電容電氣量構(gòu)成，無(wú)缺陷MOA的電阻與容抗比為1∶10左右，阻抗角一般為6.5°左右。對(duì)于MOA 閥片，其等值電路應(yīng)為阻容并聯(lián)，整支MOA 則為閥片阻容并聯(lián)再串聯(lián)，等值電路見(jiàn)圖2。

圖2 MOA 等值電路

MOA 單片電阻片阻抗Zi、MOA 總阻抗Z 的數(shù)學(xué)公式為：

式中：ri為單閥片等值電阻，xci為單閥片等值電抗；n為閥片數(shù)量。

a.單閥片等值電阻變化近似與電阻阻值成正比，等值容抗變化近似與電阻阻值的平方成正比，即當(dāng)閥片受潮劣化電阻降低后，容抗下降的速度遠(yuǎn)快于電阻下降的速度，劣化閥片分壓快速下降，決定了閥片阻性電流量絕對(duì)值不能增大。

b.MOA 各閥片上的電壓主體按容抗分布，劣化閥片容抗降低，承載的電壓成比例降低，正常閥片承載的電壓升高，電壓、電流曲線運(yùn)行點(diǎn)上移，MOA全電流、阻性電流同時(shí)上升。

c.MOA 閥片串聯(lián)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品電壓、電流曲線，決定了少量閥片劣化后不會(huì)導(dǎo)致阻性電流躍升，只有較多閥片劣化，MOA 仍正常的閥片分壓上升到進(jìn)入電壓、電流曲線拐點(diǎn)以上的曲線段，持續(xù)電流的阻性電流才能以比容性電流更大的幅值上升，離曲線拐點(diǎn)越向上阻性電流增長(zhǎng)的幅值越大。

2.2 MOA運(yùn)行參數(shù)分析

a.MOA 運(yùn)行在0.64～0.75倍MOA 額定電壓區(qū)間，MOA 電壓、電流曲線變化基本處于直線段。

b.MOA 運(yùn)行時(shí)主要由容抗承受電場(chǎng)電位，交流耐受電壓較高，與直流參考電壓試驗(yàn)截然不同。

c.MOA 少數(shù)閥片受潮劣化初期，絕緣材料等值介電常數(shù)減小，有損極化增強(qiáng)，導(dǎo)致受潮劣化閥片發(fā)熱，但仍能承載較高運(yùn)行電壓，MOA 的持續(xù)電流的全電流、阻性電流基本不變。

d.MOA 少數(shù)閥片受潮劣化后期和中期，絕緣阻值低于200 MΩ，閥片承載電壓下降至原承載電壓的4%以下，極化發(fā)熱量極小，MOA 上出現(xiàn)低溫區(qū)，MOA 持續(xù)電流的全電流、阻性電流小幅等比例增加。

e.受潮劣化閥片較多，正常閥片承載電壓增加較大，超過(guò)0.75 倍MOA 額定電壓，MOA 持續(xù)電流、阻性電流增長(zhǎng)進(jìn)入曲線段，阻性電流增加幅度遠(yuǎn)大于全電流增加幅度，本文只有TD 變MOA 正常閥片運(yùn)行電壓達(dá)到0.96 倍額定電壓，全電流增大98.44%，阻性電流則增大794.6%，與理論推導(dǎo)結(jié)論相同，其他2個(gè)案例按照規(guī)程規(guī)定電流都沒(méi)有超過(guò)規(guī)定值，與紅外檢測(cè)結(jié)果不一致。

2.3 影響MOA運(yùn)行持續(xù)電流檢測(cè)的其他因素

a.環(huán)境。檢測(cè)時(shí)環(huán)境溫度、濕度不同，獲取的MOA 持續(xù)電流、阻性電流數(shù)值也不同。

b.外絕緣表面污穢。MOA 外絕緣沿面泄漏電流進(jìn)入測(cè)量數(shù)據(jù)。

c.底座絕緣。MOA 底座絕緣采用小瓷套結(jié)構(gòu)的，高溫潮濕季節(jié)經(jīng)常處于低絕緣狀態(tài)甚至導(dǎo)通狀態(tài)。

d.檢測(cè)儀器性能差異。檢測(cè)儀器提供的電壓向量與實(shí)際存在偏差，影響到檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

3 結(jié)束語(yǔ)

a.MOA 持續(xù)電流全電流、阻性電流無(wú)變化，不能可靠證明MOA 不存在閥片受潮老化。

b.電力系統(tǒng)曾發(fā)生多次春檢避雷器停電試驗(yàn)無(wú)異常，夏、秋MOA 發(fā)生爆炸的事故。建議每年不少于2次MOA 持續(xù)電流、阻性電流檢測(cè)。

c.MOA 紅外精確檢測(cè)能可靠發(fā)現(xiàn)并判斷各階段MOA 受潮老化缺陷，應(yīng)把紅外精確檢測(cè)做為MOA 帶電檢測(cè)的主要技術(shù)手段。

［1］DL／T 393—2010，輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程［S］.

［2］DL／T 664—2008，帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范［S］.

［3］Q／GDW 1168—2013，輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程［S］.