金屬氧化物避雷器故障分析及防范措施

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(國網(wǎng)安徽池州市供電公司，安徽 池州 247000)

1 引言

MOA具有通流容量大、動作反應快、保護性能好、結(jié)構簡單等優(yōu)點，因而逐漸取代了其他類型的避雷器，普遍應用在電力系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)，成為電力系統(tǒng)中過電壓防護的主要設備。避雷器能否可靠運行是影響電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的一個重要因素[1-5]，故障發(fā)生后對故障原因進行測底的排查、分析是電力系統(tǒng)故障處理的重要環(huán)節(jié)。本文對750kV MOA故障現(xiàn)象及原因進行了分析，并提出了一些相應的防范措施，為防止電力系統(tǒng)發(fā)生類似故障提供了一定的理論和現(xiàn)實依據(jù)。

2 設備故障情況說明

Ⅰ線線路保護Ⅰ、Ⅱ動作，7510、7512開關A相分閘。7512斷路器重合閘動作，A相重合于永久故障，跳三相、7510斷路器三相跳閘。檢查發(fā)現(xiàn)Ⅰ線避雷器A相有大量濃煙冒出。故障前全廠出力300MW，1號機組運行、2號機組停機備用，750kV系統(tǒng)兩串全接線運行，Ⅰ線、 II線運行，斷路器跳閘時系統(tǒng)無操作。電廠一次主接線如圖1所示。

圖1 電廠一次電氣線

相關的線路保護、斷路器保護、均正確動作。初步判斷Ⅰ線線路保護Ⅰ、保護Ⅱ動作，7510、7512開關A相分閘。7512斷路器重合閘動作，A相重合閘失敗，跳三相、7510斷路器三相跳閘?，F(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)Ⅰ線避雷器A相有大量濃煙冒出。根據(jù)以上信息，初步判斷為Ⅰ線A相避雷器發(fā)生接地故障。

3 故障檢查情況

3.1 故障設備基本情況

該避雷器安裝位置在Ⅰ線高壓電抗器之前，運行時間近3年。避雷器的額定電壓為648kV，持續(xù)運行電壓498kV，標稱放電電流20kA。

3.2 現(xiàn)場檢查情況

現(xiàn)場情況如下：Ⅰ線A相避雷器監(jiān)測器已損壞。其內(nèi)部元件從表盤處脫出；避雷器壓力釋放裝置全部動作，地面上散落著壓力釋放裝置動作后脫落的防爆板碎片。檢查后，發(fā)現(xiàn)第二節(jié)避雷器瓷套表面有開裂現(xiàn)象，瓷套傘裙有少量斷裂掉落；其余三節(jié)避雷器瓷套外觀均完好。整只避雷器瓷套外部除噴弧口處，其余部分未見電弧放電通道痕跡，初步排除了沿面閃絡的可能性。

3.3 Ⅰ線A相避雷器解體檢查情況

對A相避雷器解體檢查，由于第二節(jié)避雷器瓷套在現(xiàn)場更換過程中已破碎成多段，解體工作先從第二節(jié)展開，發(fā)現(xiàn)以下情況：

(1)避雷器除第二節(jié)外，其余三節(jié)瓷套均完好，表面無裂紋和閃絡痕跡。第二節(jié)瓷套出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，在吊裝過程中部分瓷套受力導致脫落，使得隔弧筒部分露出，隔弧筒燒蝕嚴重，瓷套外表面亦未見閃絡痕跡。見圖2。

(2)第二節(jié)避雷器瓷套靠近上法蘭膠裝處存在一條裂紋，沿裂紋將瓷套敲碎后發(fā)現(xiàn)，裂紋斷面有水漬和塵土沉積痕跡，長度約有15cm，沉積痕跡非常明顯。見圖3。

圖3 第二節(jié)避雷器靠近上法蘭出瓷套裂紋斷面情況

(3)現(xiàn)場檢查第二節(jié)避雷器頂部及底部的蓋板及密封裝置情況，蓋板上密封圈的痕跡完整清晰，密封面無銹蝕，密封橡膠圈狀況良好，未見老化現(xiàn)象，第二節(jié)避雷器頂部及底部的密封狀況未見異常。見圖4。

圖4 第二節(jié)避雷器頂部法蘭盤及密封圈

(4)檢查第二節(jié)避雷器閥片后發(fā)現(xiàn)，閥片端面有大量因受潮而形成的水漬，閥片受潮情況嚴重，但未見因大電流通過導致閥片損毀跡象。見圖5。

圖5 第二節(jié)避雷器閥片受潮情況

(5)其余三節(jié)避雷器情況較為類似，瓷套完好，隔弧筒表面有熏黑痕跡，并未見電弧燒蝕跡象，避雷器閥片呈有工頻大電流通過后的熱崩潰狀，部分閥片開裂。見圖6。

3.4 電廠避雷器試驗情況

對Ⅰ線A相避雷器進行測試，測試內(nèi)容包括避雷器絕緣電阻、直流1mA參考電壓以及泄漏電流測試。兩次試驗結(jié)果中，A相第二節(jié)直流1mA參考電壓雖略有變化，但仍在合理變化范圍內(nèi)，其余項目試驗結(jié)果均為合格。

圖6 其余三節(jié)避雷器情況

4 故障原因分析

(1)故障起因是由于第二節(jié)避雷器受潮導致內(nèi)部閃絡后，其余三節(jié)避雷器在工頻電壓長期作用下，閥片熱崩潰導致貫穿性擊穿，造成線路跳閘。

(2)第二節(jié)避雷器經(jīng)檢查后，排除了因自身密封件失效導致受潮的可能性。仔細檢查后發(fā)現(xiàn)第二節(jié)避雷器瓷套靠近上法蘭膠裝處存在一條較長裂紋，判此裂紋是導致避雷器受潮的原因。在瓷套裂紋斷面處有明顯的水漬和塵土長期作用痕跡，長度約為15cm。當水汽大量侵入避雷器內(nèi)部后，在環(huán)境溫差的作用下冷凝形成水滴并附著在瓷套內(nèi)壁以及隔弧筒上，致使其絕緣性能下降。在高電壓、強電場作用下，瓷套內(nèi)壁及隔弧筒表面開始出現(xiàn)局部放電電弧。隨著局放現(xiàn)象的不斷發(fā)展，其他組件也逐漸開始受損，直至第二節(jié)避雷器內(nèi)部擊穿。當?shù)诙?jié)避雷器擊穿后，其余三節(jié)避雷器的荷電率升至95%，再加上避雷器自身的電壓不均勻系數(shù)11%，意味著這三節(jié)避雷器將在1.05倍的額定電壓下長期工作。因此避雷器長時間不良工況運行最終導致A相避雷器全部擊穿，造成線路跳閘故障。而線路跳閘后開關的重合閘動作對避雷器形成二次沖擊，加劇了避雷器的損壞程度。故障形成示意見圖7。

圖7 故障形成圖

(3)此次避雷器故障是由于瓷套裂紋引起第二節(jié)避雷器元件受潮而產(chǎn)生的，屬于偶發(fā)現(xiàn)象。

5 故障防范措施

(1)加強避雷器帶電檢測工作。

(2)加強在網(wǎng)避雷器性能檢查工作。消除安全隱患。

(3)加強避雷器監(jiān)測器管理工作。對存在不良工況的監(jiān)測器予以及時處理。

(4)加強成品出廠后的管理工作。加強成品出廠后存放、運輸、以及安裝環(huán)節(jié)的質(zhì)量管控。

6 總結(jié)

本文針對某電廠750kV MOA故障，根據(jù)故障現(xiàn)象及電氣試驗情況，對故障原因進行分析，針對此類故障提出了相應的防范措施，為防范類似故障提供一定的理論和現(xiàn)實依據(jù)，以期促進金屬氧化物避雷器安全運行水平的提高。

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