趙士永
(首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司,河北曹妃甸 063000)
當(dāng)前,在鋼鐵公司10 kV 配電系統(tǒng)中較多采用TBP 三相組合式帶間隙過電壓保護(hù)器,該設(shè)備用于保護(hù)電力設(shè)備絕緣免受過電壓危害,其特點(diǎn)在限制相地之間過電壓的同時(shí),又能對相間過電壓進(jìn)行有效的限制。然而在應(yīng)用過程中因采用常規(guī)預(yù)防性試驗(yàn)手段未能檢測出內(nèi)部缺陷而導(dǎo)致幾起過電壓保護(hù)器燒毀的事故,造成生產(chǎn)大面積停產(chǎn),產(chǎn)生不好的影響,應(yīng)予以避免。
2019年7月25日某鋼鐵公司10 kV 一出線柜速斷保護(hù)動(dòng)作跳閘,引起10 kV 配電系統(tǒng)出現(xiàn)電壓暫降,造成多處用戶因配電系統(tǒng)低電壓停機(jī),生產(chǎn)大面積停產(chǎn)。工作人員到達(dá)現(xiàn)場后檢查發(fā)現(xiàn),10 kV開關(guān)柜B、C 相過壓保護(hù)器及出線處接線母排端頭有明顯過熱放電痕跡。由此判斷設(shè)備運(yùn)行過程中出現(xiàn)過電壓造成TBP 過電壓保護(hù)器擊穿,引起B(yǎng)、C兩相相間短路放電,放電部位見圖1。
圖1 故障放電部位
通過對同類型TBP 過電壓保護(hù)器現(xiàn)場解體后發(fā)現(xiàn),過電壓保護(hù)器間隙與氧化鋅閥片放置在硅橡膠套筒內(nèi),套筒采用螺紋緊固,周圍用密封膠密封,由于未采用真空澆注封裝工藝,造成間隙中有空氣存在(見圖2)。在過電壓保護(hù)器每次動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生“呼吸”現(xiàn)象,將外部空氣吸入后引起間隙電極受潮腐蝕和部分氧化鋅閥片受潮先老化,閥片吸收過電壓能力嚴(yán)重下降。同時(shí),由于間隙表面受潮產(chǎn)生銹蝕層(見圖3、圖4),絕緣距離變小,最終可能導(dǎo)致過電壓保護(hù)器在工作過程中發(fā)生損壞,嚴(yán)重的會(huì)造成開關(guān)柜燒毀。該TBP 沒有配置放電次數(shù)記錄裝置,所以不能清楚地知道過電壓保護(hù)器動(dòng)作與否,即便有了動(dòng)作次數(shù)記錄功能,也只能反映出間隙的壽命,還是不能了解氧化鋅閥片的具體情況。
圖2 組裝結(jié)構(gòu)密封不嚴(yán)
圖3 間隙電極受潮腐蝕
圖4 硅橡膠密封失效
根據(jù)10 kV 電氣設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程和設(shè)備生產(chǎn)廠家規(guī)定,有間隙過電壓保護(hù)器試驗(yàn)項(xiàng)目只有3項(xiàng):絕緣電阻的測量、底座絕緣電阻的測量、工頻放電電壓的測量。通過對同類型過電壓保護(hù)器進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)(見表1),交流試驗(yàn)結(jié)果為17 kV,符合標(biāo)準(zhǔn)。但現(xiàn)場將過電壓保護(hù)器內(nèi)部氧化鋅閥片單獨(dú)拆出后,對氧化鋅閥片單獨(dú)做直流1 mA參考電壓U1mA,試驗(yàn)結(jié)果為7.8 kV,低于標(biāo)準(zhǔn)8.4 kV。采用交流耐壓的方法,此方法實(shí)質(zhì)只能檢驗(yàn)間隙放電的動(dòng)作電壓,動(dòng)作電壓在合格范圍內(nèi)即判定正常。但是從拆出內(nèi)部單獨(dú)氧化鋅閥片的直流試驗(yàn)結(jié)果看,該過電壓保護(hù)器已有老化趨勢不符合使用要求,但在不拆解過電壓保護(hù)器僅通過常規(guī)預(yù)防性試驗(yàn)已不能有效識(shí)別有間隙氧化鋅閥片老化趨勢的問題,所以應(yīng)對使用年限較長的過電壓保護(hù)器進(jìn)行解體抽檢,分析其內(nèi)部的劣化現(xiàn)象,不能過分依賴預(yù)防性試驗(yàn)結(jié)果。
表1 帶間隙和無間隙過電壓保護(hù)器試驗(yàn)項(xiàng)目對比表
(1)為了解決目前公司10 kV 配電系統(tǒng)中過電壓保護(hù)器存在的隱患,針對目前所用TBP 三相組合式帶間隙過電壓保護(hù)器存在的固有缺陷,結(jié)合年度高壓電氣預(yù)防性試驗(yàn)工作,對放電電壓變化較大的過電壓保護(hù)器進(jìn)行更換升級(jí);同時(shí),對同類型的過電壓保護(hù)器進(jìn)行20%抽檢,對發(fā)現(xiàn)閥片存在腐蝕老化現(xiàn)象的過電壓保護(hù)器進(jìn)行升級(jí)換代,消除過電壓保護(hù)器的潛在隱患。
(2)鑒于原有TBP 三相組合式帶間隙過電壓保護(hù)器檢測手段的局限性,與上海合凱、西安神電、西門子及ABB 等過電壓保護(hù)器廠家進(jìn)行技術(shù)交流。目前,各生產(chǎn)廠家已將產(chǎn)品升級(jí)為有計(jì)數(shù)器、帶故障脫離器的無間隙過電壓保護(hù)器。升級(jí)后,可以通過放電次數(shù)和檢測泄漏電流的技術(shù)手段提前發(fā)現(xiàn)過電壓保護(hù)器的老化現(xiàn)象;同時(shí),通過安裝故障脫離器,在過電壓保護(hù)器本體故障時(shí)2 ms 內(nèi)自動(dòng)與10 kV 系統(tǒng)脫離,防止故障擴(kuò)大化,徹底解決影響10 kV 配電系統(tǒng)的問題。將10 kV 系統(tǒng)中的三相組合式過電壓保護(hù)器逐步進(jìn)行升級(jí)改進(jìn),從根本上解決此類問題。
過電壓保護(hù)器是配電系統(tǒng)的重要組成部分,可以有效的保護(hù)電氣設(shè)備,給電氣設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來保證,因此解決過電壓保護(hù)器在使用過程中出現(xiàn)的故障缺陷,提高其可靠性,是電力設(shè)備維護(hù)工作的重點(diǎn)工作之一。