變電站氧化鋅避雷器絕緣受潮的案例剖析

(寧波供電公司，浙江 寧波 315100)

1 引言

無(wú)間隙氧化物避雷器(以下簡(jiǎn)稱MOA)是一種保護(hù)性能優(yōu)越，閥片性能穩(wěn)定的避雷設(shè)備?，F(xiàn)今普遍用在發(fā)電廠、變電站、輸配電線路，用以保護(hù)發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、線路等發(fā)輸變配電設(shè)備，避免雷電過(guò)電壓或操作過(guò)電壓的沖擊。MOA的閥片由微小氧化鋅晶粒為主要材料，加入一些金屬氧化粉，經(jīng)過(guò)加工成氧化鋅電阻片，它的構(gòu)造如圖1所示。

2 MOA常見(jiàn)的故障

(1)MOA一般都在戶外環(huán)境下運(yùn)行，經(jīng)歷著風(fēng)吹雨打日曬，外部瓷套受到污穢及雨水潮氣等影響，導(dǎo)致表面的電位分布不均勻，從而在其內(nèi)部形成電位差，使得內(nèi)部閥片被高溫?zé)?，?dǎo)致避雷器損壞。

(2)避雷器內(nèi)部元器件受潮(本文接下去詳細(xì)分析)。

(3)ZNO閥片老化引起故障。

(4)由于雷電雷擊或者電網(wǎng)中其他暫態(tài)過(guò)電壓等外部沖擊引起故障。

(5)避雷器由于上述等多種原因引起避雷器爆炸。

圖1 MOA構(gòu)造圖

3 變電站MOA絕緣受潮后的案例分析

3.1 案例簡(jiǎn)述

案例一：2015年6月，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)XX變220kV正母避雷器三相上節(jié)75%U1mA電流均超過(guò)規(guī)程規(guī)定的要求值50μA。解體檢查，避雷器三相上節(jié)的瓷套內(nèi)部無(wú)明顯異常。同年6月底，在XX變例行試驗(yàn)時(shí)也發(fā)現(xiàn)了該站3號(hào)主變220kV避雷器存在類似情況。

案例二：2016年8月，檢修公司500kVXX變運(yùn)維人員現(xiàn)場(chǎng)巡視中發(fā)現(xiàn)2號(hào)主變1號(hào)電容器A、C相避雷器泄漏電流超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值，泄漏電流表計(jì)指針在指示黃區(qū)和紅區(qū)之間擺動(dòng)，現(xiàn)場(chǎng)檢查A相避雷器泄漏動(dòng)作次數(shù)超為151次，C相避雷器泄漏動(dòng)作次數(shù)為396次。現(xiàn)場(chǎng)緊急向調(diào)度申請(qǐng)將2號(hào)主變1號(hào)電容器拉停。

3.2 案例分析

案例一通過(guò)對(duì)MOA閥片現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行烘干后，重新試驗(yàn)，數(shù)據(jù)合格。由此判斷該避雷器數(shù)據(jù)異常的原因是避雷器內(nèi)部整體受潮。

案例二通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)避雷器進(jìn)行了泄露電流表計(jì)進(jìn)行校驗(yàn)得出結(jié)論合格；通過(guò)絕緣電阻實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)A、C兩相避雷器絕緣電阻已接近于0，B相避雷器的絕緣電阻值也小于相關(guān)規(guī)程要求，見(jiàn)表1；現(xiàn)場(chǎng)對(duì)避雷器進(jìn)行直流泄露電流試驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)A、C兩相無(wú)法施加直流電壓，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2(A、C兩相避雷器由于絕緣過(guò)低，泄露電流過(guò)大，試驗(yàn)儀器容量不足，無(wú)法施加直流電壓；而B(niǎo)相避雷器UDC1mA初值差為-28.4%，遠(yuǎn)超過(guò)規(guī)程規(guī)定的±5%，I0.75U1mA也大大超過(guò)規(guī)程規(guī)定的50μA。)所示。

表1 避雷器主絕緣電阻數(shù)據(jù)

通過(guò)對(duì)MOA高頻局部放電測(cè)試，對(duì)避雷器施加1.2倍額定運(yùn)行電壓，采用高頻局放儀分別對(duì)三相避雷器進(jìn)行高頻局部放電檢測(cè)，檢測(cè)圖譜如圖2所示。

表2 避雷器直流泄漏數(shù)據(jù)

表3 避雷器工頻2mA參考電壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)

從圖2中避雷器高頻局部放電檢測(cè)圖譜可以看出，A、C相均具有典型局部放電圖譜特征，而B(niǎo)相與背景圖譜較為一致，未具有明顯的放電特征。

圖2 避雷器局放圖譜

通過(guò)檢查MOA外觀，并未發(fā)現(xiàn)絕緣子外表面破損現(xiàn)象，也無(wú)放電痕跡。隨后對(duì)其進(jìn)行解體分析。將A相避雷器解體后，發(fā)現(xiàn)絕緣子上端部與隔弧筒之間并無(wú)可靠密封措施，用手可直接剝開(kāi)，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)表面存在明顯水跡，可聚成水珠滴落。從隔弧筒中取出閥片后，能明顯看到閥片上有大量放電痕跡，如圖3所示。其中，位于避雷器底部的閥片有被水浸泡痕跡，如圖4所示。

將A相避雷器所有閥片取出后，發(fā)現(xiàn)隔弧筒底部存在大量積水，隔弧筒內(nèi)部的防爆孔處含有紅色硅橡膠痕跡，如圖5所示。C相避雷器解體后也有類似受潮痕跡，B相情況比A、C相情況好。

通過(guò)以上各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出，三相避雷器均存在嚴(yán)重缺陷，各項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果均呈現(xiàn)出A、C兩相的缺陷相較B相更為嚴(yán)重的特點(diǎn)，A、C兩相絕緣性能已嚴(yán)重喪失，懷疑內(nèi)部存在嚴(yán)重的進(jìn)水受潮，局部放電缺陷，而解體后的大量積水受潮現(xiàn)象也應(yīng)征了這個(gè)結(jié)論。

圖3 閥片表面放電痕跡

圖4 避雷器底部閥片

4 氧化鋅避雷器受潮原因

MOA避雷器受潮的主要原因是密封不良致使潮氣侵入，主要表現(xiàn)在：(1)密封膠圈永久性壓縮變形的指標(biāo)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求；(2)避雷器兩端蓋板加工粗超、有毛刺；(3)避雷器組裝時(shí)密封膠圈漏裝或移位；(4)瓷套質(zhì)量低劣，在制造過(guò)程運(yùn)輸中受損出現(xiàn)隱形裂紋；(5)廠家偷工減料等。

圖5 隔弧筒底部積水

MOA受潮后的現(xiàn)象表現(xiàn)為：(1)絕緣電阻下降；(2)泄漏電流表里的電流指示增加；(3)帶電測(cè)試數(shù)據(jù)中阻性電流、有功損耗增加較多；因此，運(yùn)維工作中，除了通過(guò)抄錄避雷器泄漏數(shù)據(jù)外，還應(yīng)定期開(kāi)展帶電測(cè)量阻性電流來(lái)監(jiān)測(cè)其絕緣狀況。

5 改進(jìn)措施和建議

因MOA絕緣受潮的很大原因都是由于廠家設(shè)計(jì)及制造工藝造成，特別是密封膠圈質(zhì)量不達(dá)標(biāo)、硅橡膠絕緣子密封不良等，所以產(chǎn)品質(zhì)量還得從源頭上抓起，特別是在招標(biāo)進(jìn)貨驗(yàn)收等環(huán)節(jié)層層把關(guān)。除此外，及時(shí)發(fā)現(xiàn)MOA絕緣受潮的及時(shí)性也攸關(guān)重要：

(1)加強(qiáng)對(duì)MOA避雷器的巡視，一旦發(fā)現(xiàn)泄漏電流異常突變，及時(shí)按規(guī)定上報(bào)缺陷，停電診斷處理。

(2)在避雷器運(yùn)行維護(hù)過(guò)程中，特別是在雷雨后，要加強(qiáng)對(duì)避雷器的巡視以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況。

(3)在對(duì)避雷器進(jìn)行定期預(yù)防性試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)人員要認(rèn)真仔細(xì)分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)。因?yàn)楸芾灼魇艹睍r(shí)，可能外觀上看不出任何問(wèn)題，但是只有通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)才能發(fā)現(xiàn)內(nèi)部的缺陷。

6 結(jié)束語(yǔ)

MOA在變電站中有著舉足輕重的作用，作為變電站的重要設(shè)備，設(shè)備的運(yùn)行正常具有積極意義。在日常運(yùn)維工作中，總結(jié)避雷器出現(xiàn)的故障和原因，不僅僅是對(duì)正在運(yùn)行的設(shè)備維護(hù)具有指導(dǎo)作用，同時(shí)對(duì)于以

后變電站設(shè)備選型、檢測(cè)手段發(fā)展也具有指導(dǎo)意義。此外，還需要注意的時(shí)在做到設(shè)備完備以后還要加強(qiáng)操作人員的培訓(xùn)，做到硬件過(guò)硬、人員過(guò)硬，這樣才能做到變電站的正常運(yùn)行。

[1] 張瑋錢(qián)，高玉明.電力系統(tǒng)過(guò)電壓與絕緣配合[M].北京：清華大學(xué)出版社.

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