探討變電站220kV避雷器受潮故障及防范對(duì)策

林雄德

摘 要：文章首先簡(jiǎn)單介紹了避雷器的概念、分類及作用，然后針對(duì)某220kV變電站氧化鋅避雷器受潮故障情況進(jìn)行具體分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際試驗(yàn)得出故障原因，進(jìn)而提出了相應(yīng)的防范對(duì)策，為避雷器類似故障提供了可靠有用的處理依靠。

關(guān)鍵詞：氧化鋅避雷器；受潮；防范對(duì)策

中圖分類號(hào)：TM401 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）27-0079-02

前言

雷擊過電壓會(huì)在短時(shí)間內(nèi)造成峰值很高的過電壓，對(duì)電氣設(shè)備造成很大的威脅。而避雷器則是一種能釋放雷電兼能釋放電力系統(tǒng)操作過電壓能量，保護(hù)電力設(shè)備免受瞬時(shí)過電壓危害，且能截?cái)嗬m(xù)流，不致引起系統(tǒng)接地短路的電氣設(shè)備。避雷器對(duì)電氣設(shè)備起過電壓保護(hù)作用，其性能的優(yōu)劣直接影響著變電設(shè)備的安全運(yùn)行，對(duì)避雷器受潮原因及防范對(duì)策進(jìn)行深入探討是很有必要的。

1 避雷器的簡(jiǎn)介

避雷器是連接在導(dǎo)線與地之間一種防雷擊的設(shè)備，與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)。在正常情況下，避雷器對(duì)地視為斷路。一旦出現(xiàn)過電壓危及到被保護(hù)設(shè)備的絕緣時(shí)，避雷器動(dòng)作將高電壓沖擊電流導(dǎo)向大地，從而限制電壓幅值，保護(hù)電氣設(shè)備的絕緣。當(dāng)過電壓消失時(shí)，避雷器恢復(fù)原狀，起到保護(hù)作用。常見的避雷器主要分為管式避雷器、閥型避雷器和金屬氧化物避雷器。

（1）管式避雷器。保護(hù)間隙型，主要是由兩個(gè)間隙串接組成，一個(gè)在產(chǎn)氣管內(nèi)，稱為內(nèi)間隙；另一個(gè)在產(chǎn)氣管外，稱為外間隙。它具有較強(qiáng)的滅弧能力，能在放電后自行滅?。坏捎玫幕鸹ㄩg隙屬于極不均勻電場(chǎng)，會(huì)產(chǎn)生很大的截波，運(yùn)行維護(hù)很麻煩，運(yùn)行不可靠。所以，大多用在供電線路上做避雷保護(hù)。

（2）閥型避雷器。由多個(gè)火花間隔和閥片電阻串聯(lián)構(gòu)成，放電分散性小，伏安特性平坦，滅弧性能好。但閥片的熱容量有限，不能承受較長(zhǎng)時(shí)間的內(nèi)過電壓沖擊電流作用。

（3）金屬氧化物避雷器，主要是指氧化鋅避雷器，利用氧化鋅閥片理想的伏安特性，非線性極高，在大電流時(shí)呈低電阻特性，限制了避雷器上的電壓；而正常工頻電壓下呈高電阻特性。具有無間隙，無續(xù)流、殘壓低、通流容量大、反應(yīng)時(shí)間較快等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)耐重復(fù)動(dòng)作能力強(qiáng)，抗老化能力強(qiáng)，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，被廣泛使用。

本文主要是針對(duì)目前220kV變電站使用最廣泛的氧化鋅避雷器的受潮故障情況展開探討。

2 氧化鋅避雷器受潮現(xiàn)象及原因

氧化鋅避雷器受潮后容易導(dǎo)致其絕緣性能下降，有可能導(dǎo)致嚴(yán)重的電氣設(shè)備事故。氧化鋅避雷器受潮后一般表現(xiàn)為：（1）瓷套內(nèi)壁或者閥片外側(cè)有水珠，有明顯的閃絡(luò)痕跡；（2）防爆絕緣筒有放電痕跡；（3）內(nèi)部鐵件及鍍鋅層、彈簧等有銹蝕現(xiàn)象；（3）帶電測(cè)試時(shí)阻性電流峰值增大，有功損耗增加等。

而一般造成氧化鋅避雷器受潮的原因有：（1）密封膠圈沒有達(dá)標(biāo)或者密封膠圈變形失效、移位等導(dǎo)致水分侵入；（2）避雷器組裝時(shí)環(huán)境濕度過大，氧化鋅閥片和絕緣件未經(jīng)干燥處理便裝入瓷套，帶入了潮氣；（3）瓷套質(zhì)量不合格，在運(yùn)輸或者安裝過程中出現(xiàn)了裂紋。

3 氧化鋅避雷器試驗(yàn)方法

3.1 本體、底座絕緣電阻的測(cè)量

對(duì)避雷器的本體、底座絕緣電阻進(jìn)行測(cè)量是檢查器絕緣狀態(tài)最簡(jiǎn)便的方法，絕緣電阻的大小可直接反應(yīng)其絕緣情況，能有效地發(fā)現(xiàn)避雷器瓷套裂紋，本體受潮及底座絕緣不良等缺陷。一般在空氣濕度不超過80%的條件下進(jìn)行試驗(yàn)，避免空氣中的水分對(duì)測(cè)量結(jié)果造成影響；測(cè)試前應(yīng)用干凈的棉絲或布將避雷器表面擦干凈，避雷器表面污穢物會(huì)導(dǎo)致其表面電阻率降低，測(cè)量結(jié)果容易受到表面泄漏電流的影響；同時(shí)，為了消除避雷器殘余電荷的影響，應(yīng)在試驗(yàn)前進(jìn)行充分放電。

根據(jù)規(guī)程要求，對(duì)于35kV及以上電壓等級(jí)的避雷器本體絕緣電阻不小于2500MΩ，底座絕緣電阻不小于5MΩ。然后將試驗(yàn)結(jié)果和同類設(shè)備的數(shù)據(jù)、出廠試驗(yàn)數(shù)據(jù)、耐壓前后數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，若發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)立即查明原因。

3.2 泄漏電流的測(cè)量

氧化鋅避雷器閥片電阻具有優(yōu)良的非線性曲線，其電阻值和通過的電流有關(guān)。對(duì)避雷器進(jìn)行直流1mA電壓U1mA及0.75U1mA的泄漏電流的測(cè)量，是為了檢查其非線性缺陷及絕緣性能。有利于檢查避雷器直流參考電壓及避雷器在正常運(yùn)行中的負(fù)荷電流，對(duì)確定閥片片數(shù)，判斷額定電壓選擇是否合理及老化狀態(tài)都有十分重要的作用。

根據(jù)規(guī)程要求，投運(yùn)后，隨著避雷器運(yùn)行時(shí)間增加，泄漏電流有一定的增大，0.75U1mA電壓下不會(huì)超過50uA，而直流1mA電壓U1mA與初始值相比變化在±5%以內(nèi)；所以，通常0.75U1mA下的泄漏電流偏大（大于50uA）或者電壓升不上去，則避雷器可能受潮。

3.3 運(yùn)行電壓下的交流泄漏電流帶電測(cè)試

在帶電狀態(tài)下，對(duì)避雷器工作狀態(tài)進(jìn)行帶電檢測(cè)，可有效地發(fā)現(xiàn)避雷器閥片的老化、受潮情況。當(dāng)避雷器內(nèi)部絕緣不良，電阻片特性發(fā)生變化時(shí)，如閥片老化、受潮、內(nèi)部絕緣件受損，及表面嚴(yán)重污損時(shí)，泄漏電流中的阻性分量會(huì)增大。而阻性電流增大，會(huì)使電阻片功率損耗增大，電阻片運(yùn)行溫度增加，加速其老化。

4 氧化鋅避雷器受潮故障實(shí)例分析

4.1 故障基本情況

某220kV變電站某220kV間隔B相避雷器壓力釋放閥動(dòng)作，泄漏電流表燒毀，接地軟連接也燒毀斷開，未發(fā)現(xiàn)避雷器表面有放電痕跡。檢修人員對(duì)B相避雷器進(jìn)行絕緣測(cè)試，發(fā)現(xiàn)絕緣完全損壞，阻值為0。對(duì)避雷器進(jìn)行解體檢查發(fā)現(xiàn)：（1）均壓環(huán)一側(cè)有明顯的灼傷白點(diǎn)；（2）避雷器的上節(jié)及下節(jié)法蘭處也有灼傷白點(diǎn)；如圖1（a）和（b）所示。（3）避雷器下節(jié)瓷件的密封槽密封圈存在不均勻的情況，且內(nèi)壁一側(cè)被嚴(yán)重灼傷，內(nèi)壁釉層脫落；瓷件密封面有水漬。如圖2所示。（4）避雷器上節(jié)元件的電阻片有貫穿性閃絡(luò)跡象，但未發(fā)生開裂和擊穿現(xiàn)象；（5）避雷器上節(jié)元件發(fā)現(xiàn)電阻片有開裂和貫穿性擊穿現(xiàn)象。

4.2 故障原因分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)避雷器解體情況分析可得：（1）避雷器下節(jié)的蓋板安裝時(shí)其中一個(gè)螺栓沒有擰緊，導(dǎo)致了密封槽密封圈不均勻。經(jīng)過長(zhǎng)期運(yùn)行后，水分從密封面進(jìn)入了內(nèi)部，造成了內(nèi)部絕緣降低。從而引發(fā)了后來下節(jié)元件的閃絡(luò)放電，壓力釋放閥動(dòng)作。（2）避雷器下節(jié)元件的電阻片有貫穿性閃絡(luò)跡象，表明了避雷器下節(jié)元件曾經(jīng)發(fā)生過閃絡(luò)，造成了避雷器上節(jié)承受了工頻過電壓，引發(fā)了避雷器上節(jié)元件電阻片有開裂和貫穿性擊穿現(xiàn)象。

4.3 防范對(duì)策

為了避免上述事故的再次發(fā)生，結(jié)合運(yùn)行維護(hù)的經(jīng)驗(yàn)與實(shí)際，提出了以下防范對(duì)策：（1）出廠驗(yàn)收。對(duì)質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)，嚴(yán)格檢查避雷器瓷瓶是否有裂紋，密封性是否完好，試驗(yàn)是否合格等，保證產(chǎn)品絕對(duì)合格才出廠安裝。（2）安裝條件。安裝環(huán)境應(yīng)避免濕度過大的天氣，同時(shí)注意粉塵污染。（3）運(yùn)行維護(hù)。加強(qiáng)避雷器的外部絕緣，可采用在瓷套上涂PRTV 或復(fù)合絕緣材料等，或者加裝屏蔽環(huán)，最大限度降低泄漏電流的影響；加強(qiáng)巡視工作，定期清掃表面粉塵并涂刷防污閃硅油；記錄不同天氣下避雷器計(jì)數(shù)器的泄漏電流數(shù)據(jù)并進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常增加應(yīng)立即開展檢查工作。積極開展在線監(jiān)測(cè)工作，將避雷器的帶電測(cè)試工作常態(tài)化，以獲取避雷器實(shí)時(shí)的阻性電流值。

5 結(jié)束語

避雷器長(zhǎng)期受潮會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部絕緣降低，引發(fā)內(nèi)部元件閃絡(luò)放電，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引發(fā)避雷器本體的燒壞或爆炸。應(yīng)加強(qiáng)對(duì)避雷器的維護(hù)管理，最大限度避免避雷器因受潮引發(fā)故障，提高電網(wǎng)安全運(yùn)行的水平，對(duì)電網(wǎng)的防雷技術(shù)進(jìn)一步改進(jìn)有推動(dòng)作用。

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