一例220kV線路避雷器典型缺陷的發(fā)現(xiàn)及原因分析

(深圳供電局有限公司，深圳 福田 518000)

1 引言

近年，氧化鋅避雷器以其在造價低、無間隙、無續(xù)流、通流能力大、性能穩(wěn)定等方面優(yōu)越的性能，逐漸在高壓電網(wǎng)中得到了廣泛的應(yīng)用。對于氧化鋅避雷器，人們通過常規(guī)預(yù)試檢查發(fā)現(xiàn)了一些問題，如：主絕緣擊穿、避雷器的密封墊圈安放位置不當(dāng)、氧化鋅閥片老化等，同時對這些問題也有一定程度的認(rèn)識。但實(shí)際運(yùn)行中仍有未知的隱患，威脅著此類設(shè)備的安全運(yùn)行，需要不斷運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)手段，及時發(fā)現(xiàn)并消除其隱患，以避免事故的發(fā)生。本文將介紹運(yùn)用測試泄露電流和紅外測溫手段成功發(fā)現(xiàn)一例阻性電流過大故障的實(shí)例，并對其原因進(jìn)行了分析。

2 異常情況和現(xiàn)場分析

2.1 異常情況

2016年2月20日，深圳供電局有限公司試驗(yàn)人員對某變電站內(nèi)避雷器進(jìn)行運(yùn)行電壓下的交流泄漏電流帶電測試，發(fā)現(xiàn)某220kV線路間隔出線C相避雷器(型號Y10W-200/496W)全電流及阻性電流偏大，隨后于2016年6月18日對該組避雷器進(jìn)行運(yùn)行電壓下的交流泄漏電流帶電測試和紅外檢測，發(fā)現(xiàn)C相下節(jié)溫度較A、B相和C相上節(jié)高出約0.7K(見圖1)，且C相避雷器阻性電流進(jìn)一步增大(見表1)。

表1 避雷器歷次測試數(shù)據(jù)及紅外測溫數(shù)據(jù)

圖1 C相避雷器發(fā)熱部位

2.2 現(xiàn)場初步分析

從外觀上看，瓷瓶無破損無明顯積污，接線良好，泄漏電流表指示正常，排除外部故障的可能。通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，可能是內(nèi)部受潮或者閥片老化，需盡快到廠家進(jìn)行檢查并解體分析。

2.3 現(xiàn)場檢查試驗(yàn)情況

2016年6月27日，按照電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程[1]要求，對三相避雷器進(jìn)行停電試驗(yàn)，主要進(jìn)行了絕緣電阻、直流1mA電壓及75%直流1mA電壓下泄漏電流試驗(yàn)。

表1 避雷器停電檢測測試數(shù)據(jù)

通過對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)C相下節(jié)絕緣電阻為310 MΩ,明顯低于A、B相和C相上節(jié)避雷器絕緣電阻，低于電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程[1]中絕緣電阻不小于2500 MΩ的要求，75%U1mA下泄漏電流為310μA，與其他節(jié)相比明顯偏大，高于電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程[1]中不大于50μA的要求。據(jù)此判斷，C相避雷器下節(jié)試驗(yàn)結(jié)果不合格，其內(nèi)部可能存在受潮或氧化鋅電阻片劣化，建議對其進(jìn)行更換處理。

3 氧化鋅避雷器簡介

圖2 避雷器結(jié)構(gòu)示意圖

氧化鋅避雷器與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián),當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)危害電氣設(shè)備等絕緣的過電壓時,避雷器呈低阻導(dǎo)通狀態(tài),過電壓被限制在允許值范圍內(nèi),從而保護(hù)電氣設(shè)備的絕緣免受破壞.正常運(yùn)行電壓下,避雷器呈高阻絕緣狀態(tài),使系統(tǒng)與地絕緣。

避雷器由避雷器單元、底座等組成。圖為避雷器下部結(jié)構(gòu)示意圖。非線性電阻片被密封在避雷器單元內(nèi)，由絕緣拉桿、固定卡盤固定后用彈簧壓緊，以防內(nèi)部零件松動，保證零部件之間可靠的電氣連接。避雷器內(nèi)部填充有專用特種消弧材料，具有防爆、脫離及免維護(hù)等多項(xiàng)專利技術(shù)。避雷器裝有可靠的壓力釋放裝置，能有效地防止瓷外套爆炸事故的發(fā)生。

4 避雷器返廠試驗(yàn)及解體檢查情況

4.1 試驗(yàn)情況

取出電阻片和固定支撐桿進(jìn)行直流1mA電壓及75%直流1mA電壓下泄漏電流試驗(yàn)。直流1mA電壓為164kV，75%直流1mA電壓下泄漏電流為13μA，均符合規(guī)程和設(shè)計(jì)要求，表明氧化鋅電阻片及固定支撐柱未發(fā)生明顯異常。

4.2 解體發(fā)現(xiàn)的問題

拆除避雷器下節(jié)上端的密封蓋板和防爆膜后，發(fā)現(xiàn)上端蓋板有明顯銹蝕痕跡，密封膠圈表面外觀檢查狀況良好，與密封膠圈接觸的金屬表面干凈光亮，未發(fā)現(xiàn)有任何銹蝕痕跡。將瓷套吊起后，發(fā)現(xiàn)上端壓緊彈簧表面有明顯銹蝕痕跡，檢查電阻片、固定絕緣桿和內(nèi)充石英砂，未發(fā)現(xiàn)有明顯異常。

對避雷器下端電阻片固定座進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)避雷器下端電阻片固定座內(nèi)部銹蝕非常嚴(yán)重(圖3)，檢查下端法蘭外觀，發(fā)現(xiàn)瓷套與法蘭連接部位水泥膠有開裂痕跡(圖4)。對法蘭內(nèi)部瓷套與法蘭連接位置進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)也有明顯開裂痕跡，正常情況下該位置應(yīng)緊密接觸。

圖3 下端電阻片固定座銹蝕圖

圖4 瓷套與法蘭連接部位水泥開裂

檢查下端密封件，發(fā)現(xiàn)底座上有銹蝕痕跡，密封膠圈上對應(yīng)位置亦有相應(yīng)痕跡，檢查密封膠圈上端與瓷套接觸位置，發(fā)現(xiàn)密封膠圈較瓷套中心孔有所偏移。密封膠圈內(nèi)圍為一橢圓，觀察膠圈與瓷套接觸位置寬度，發(fā)現(xiàn)橢圓一端明顯寬于另一端，進(jìn)行位置比對，發(fā)現(xiàn)膠圈與瓷套接觸面較窄位置應(yīng)正好與密封件銹蝕位置相當(dāng)。

5 原因分析

避雷器上端兩層密封膠圈及其與上下蓋板、防爆膜接觸面外觀檢查良好，未發(fā)現(xiàn)有明顯異常，排除了瓷套本身氣密性及密封膠圈壓接不良因素。避雷器下端瓷套與法蘭接觸位置水泥膠外表面和內(nèi)表面存在明顯開裂，在雨天等惡劣天氣水流可能會順勢滲入，從而使法蘭內(nèi)部積留大量水分，密封膠圈受壓力作用增寬后，由于外圍位置有限，從而超于內(nèi)部槽道，在外圍端部引起輕微上翹，使潮氣更容易進(jìn)入。另外避雷器下端密封膠圈位置較瓷套中心孔有偏移，潮氣從下端密封膠圈進(jìn)入從而有銹蝕痕跡。

密封膠圈較瓷套中心有所偏移，內(nèi)圍成橢圓狀，可能是由于在制造過程中對工藝把控不良引起，或者是由于在運(yùn)輸、安裝過程中收到應(yīng)力作用導(dǎo)致發(fā)生移位。避雷器下端法蘭與瓷套連接位置水泥膠開裂可能是由于在制造、運(yùn)輸、安裝過程中受到外部沖擊力作用導(dǎo)致。

基于以上解體檢查結(jié)果，分析認(rèn)為該線路出線避雷器C相下節(jié)泄漏電流增大的原因是由于避雷器內(nèi)部受潮，導(dǎo)致絕緣電阻降低，泄漏電流增大。

6 改進(jìn)措施及建議

從避雷器缺陷原因統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，70%的避雷器故障是由于整體密封不良導(dǎo)致受潮引起。目前對于避雷器的維護(hù)主要是依據(jù)規(guī)程進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)防性試驗(yàn)，該起缺陷充分驗(yàn)證了避雷器阻性電流帶電測試和高精密儀器檢測的有效性。通過對本次缺陷原因的分析，現(xiàn)提出以下建議：

(1)在避雷器運(yùn)行過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程Q/CSG114002-2011》開展避雷器阻性電流帶電測試工作，發(fā)現(xiàn)Ф角及阻性電流有異常時，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場情況排除可能存在的干擾，及時與歷史測試數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，必要時適當(dāng)縮短檢測周期，要特別重視歷史數(shù)據(jù)的縱向比較。

(2)在避雷器的日常試驗(yàn)工作中，要重視阻性電流帶電測試與紅外檢測的綜合運(yùn)用，兩種測試手段間相互印證、綜合判斷。

(3)在避雷器運(yùn)輸、安裝過程中，應(yīng)注意對避雷器本體的保護(hù)，防止受外界沖擊力作用而引起法蘭與瓷套接觸位置水泥膠裂縫或密封膠圈損壞移位，給正常運(yùn)行帶來隱患。

(4)制造廠在制造過程中應(yīng)對生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)過程嚴(yán)格把控，確保密封膠圈處于合適位置，保證設(shè)備質(zhì)量。