一起220 k V避雷器泄漏電流異常原因分析

吳美萱

（國網(wǎng)遼寧省電力有限公司超高壓分公司，沈陽 110000）

0 引言

氧化鋅避雷器因其優(yōu)異的保護性能，是保護電力設(shè)備免遭雷電過電壓和操作過電壓破壞的重要電力設(shè)備，對提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、可靠性具有重要意義，因此被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中。但若氧化鋅避雷器存在內(nèi)部受潮、老化、臟污等情況，將會導(dǎo)致其性能劣化［1］，嚴重時甚至?xí)l(fā)生爆炸或?qū)Φ囟搪肥鹿?，因此對氧化鋅避雷器的運行維護尤為重要［2］。避雷器常規(guī)的例行檢驗數(shù)據(jù)能有效反映避雷器的性能指標，但須停電后進行試驗，不但影響電網(wǎng)運行的可靠性，而且工序較為復(fù)雜。近年來隨著避雷器在線監(jiān)測和帶電檢測技術(shù)的不斷完善，為快速、準確、有效地判斷避雷器運行工況帶來了便捷［3］。本文針對某220 k V氧化鋅避雷器泄漏電流偏高的異常情況，綜合分析阻性電流測試并對避雷器進行紅外精確測溫，結(jié)合相關(guān)試驗，查找出了異常原因且進行有效處理。

1 事件簡介

在某公司變電站特殊巡視檢查期間，運行維護人員發(fā)現(xiàn)某500 k V變電站220 k V某線避雷器泄漏電流異常，立即申請停電進行更換工作。經(jīng)返廠解體發(fā)現(xiàn)密封板與防爆板之間密封膠圈密封不嚴，由此造成內(nèi)部絕緣受潮。

2021年6月24日，運行人員開展避雷器泄漏電流特殊巡視，巡視發(fā)現(xiàn)220 k V某線避雷器B相泄漏電流偏大，達到2.7 m A（6月6日巡視記錄顯示220 k V某線泄漏電流為0.4 m A），A、C相泄漏電流分別為0.4、0.5 m A。運行人員通知相關(guān)試驗人員進行了阻性電流測試，測試結(jié)果表明，該相避雷器泄漏電流及阻性電流確實增大，數(shù)據(jù)見表1。表1中D1、D2分別為全電流偏差值、阻性電流偏差值；I1、I2、I3、I4分別為泄漏電流、全電流、阻性電流、阻性電流初值；A為角度。

表1 阻性電流測試相關(guān)數(shù)據(jù)

依據(jù)Q／GDW 1168—2013《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》規(guī)定，全電流應(yīng)不大于20%，阻性電流超過50%要加強監(jiān)視，大于1倍則停電檢查。

6月25日進行了紅外精確測溫，測溫顯示B相與其他兩相溫差達到5.91 K，屬于電壓制熱型缺陷。依據(jù)企業(yè)標準DL／T 664—2016《帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》，溫差大于0.5～1 K，判斷為內(nèi)部異常受潮或老化［4］。

發(fā)現(xiàn)缺陷的避雷器型號為Y10W1-204／532W，出廠日期為2014年10月，絕緣方式為外絕緣，絕緣材料為瓷質(zhì)絕緣子。

2 故障原因分析

根據(jù)阻性電流帶電測試發(fā)現(xiàn)，該線避雷器泄漏電流B相異常，其泄漏電流偏差值達到了364%，阻性電流偏差值106%，表明設(shè)備內(nèi)部絕緣異常，結(jié)合變電站所處天氣環(huán)境，近期雨水天氣頻繁，因此設(shè)備可能存在受潮問題。根據(jù)精確紅外測溫結(jié)果，于6月26日停電后進行例行試驗（絕緣電阻測量），試驗過程中，分別對A、B、C相避雷器支持瓷質(zhì)絕緣子柱上、下部進行測試，測試數(shù)據(jù)見表2。表2中U1mA為直流1 m A電壓，U0為電壓初始值，ΔU為電壓偏差。在對B相避雷器支持瓷質(zhì)絕緣子柱上部進行絕緣電阻測試時，當電壓加壓至1 k V時，泄漏電流即超過1 m A。

表2 絕緣電阻測試結(jié)果

根據(jù)《國家電網(wǎng)有限公司避雷器絕緣電阻測試作業(yè)指導(dǎo)書》要求：絕緣電阻不低于5 000 MΩ，U1mA與初值差相比不大于±5%，75%U1mA下泄漏電流應(yīng)不大于50μA。在測試B相過程中，絕緣電阻測試結(jié)果為2.66 MΩ。通過絕緣電阻及直流1 m A試驗結(jié)果表明，B相上節(jié)絕緣受潮或老化，運行期間上節(jié)瓷柱絕緣子偏低，通過分壓運行電壓大部分加到下節(jié)，造成下節(jié)瓷柱絕緣子運行電壓過高，泄漏電流過大，電阻閥片溫度偏高。

3 解體情況分析

3.1 本體解體結(jié)果

將該線路避雷器B相進行返廠解體檢查。發(fā)現(xiàn)本體上部與密封板接觸面銹蝕嚴重，內(nèi)部芯柱外表面存在一層水珠，芯柱整體已經(jīng)全部受潮，下密封板與本體結(jié)合部位未發(fā)現(xiàn)銹蝕，初步確定潮氣從上法蘭深入。

檢查本體內(nèi)部芯柱及電阻片，電阻片柱完整，明顯可見表面布滿水珠。將電阻片從上至下全部取下，一共30片，逐片檢查，發(fā)現(xiàn)電阻片外觀全部完好。電阻片放進烘箱烘干后對電阻片進行直流測試U1mA電壓，數(shù)據(jù)值在5.12～5.56 k V，無異常；0.75U1mA泄漏電流試驗，數(shù)據(jù)值在15～21μA，無異常。

3.2 對密封板解體進行分析

通過對瓷質(zhì)絕緣子法蘭結(jié)構(gòu)分析，其密封結(jié)構(gòu)有密封圈、密封板、水泥膠裝等部件。在進行解體前，其各部分結(jié)構(gòu)都有可能造成絕緣不良現(xiàn)象，法蘭結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 絕緣子支柱法蘭

圖2為密封板銹蝕情況，可以看出避雷器本體上部與法蘭接觸面可見明顯的銹蝕痕跡，疑似潮氣從銹蝕的螺栓處進入內(nèi)部，密封墊長期受潮硬化失效后，導(dǎo)致潮氣進入本體內(nèi)部，鐵瓷結(jié)合部位的水泥長期浸在水中碳化成粉末狀態(tài)，可能影響密封。

圖2 密封板銹蝕情況

圖3為上部密封板密封膠圈變形情況。對上部密封板進行拆卸檢查發(fā)現(xiàn)密封板與防爆板的密封膠圈位置過偏，壓到了凹槽外部，存在密封不嚴，潮氣會從此處進入本體內(nèi)部。

圖3 上部密封板密封膠圈變形情況

4 原因分析

經(jīng)拆卸檢查發(fā)現(xiàn)造成避雷器絕緣不良缺陷可能有兩種情況，一種是本體與密封板結(jié)合部位密封不嚴，另一種是上部密封板與防爆板之間的密封墊密封不嚴。由于密封板和防爆板已經(jīng)拆卸，原密封條件不可恢復(fù)，所以采用排除法分析本體與密封板的接觸面密封問題。

通過將上節(jié)解體下來的密封板、密封板與瓷件端面密封圈、瓷件按裝配要求重新裝配到一起，最上端蓋上密封工裝蓋板，對避雷器抽真空，用氦質(zhì)譜檢漏儀進行漏氣檢測。檢測結(jié)果顯示，避雷器的漏氣率為6.2×10－10Pa·L／s，符合標準JBT 7618—2011《避雷器密封試驗》規(guī)定的漏氣率小于6.65×10－5Pa·L／s的要求，證明該處密封良好。

對于瓷端面水泥粉化現(xiàn)象，經(jīng)研究分析，判定是水泥經(jīng)長期凍融作用，遇到酸雨或者紫外線照射作用產(chǎn)生的現(xiàn)象，由于水泥膠裝處在密封圈外，因此對避雷器的密封不會造成影響（密封試驗結(jié)果可以驗證）。

密封板及螺栓銹蝕情況，密封板銹蝕嚴重的地方恰好是密封圈受力較大附近的位置。這個位置對應(yīng)在法蘭的排水口處，該處螺栓鍍鋅層受損，長期與雨水和空氣作用，導(dǎo)致銹蝕。由于螺栓也處于密封圈外，所以對密封也不會造成影響。

根據(jù)避雷器解體情況，結(jié)合避雷器的結(jié)構(gòu)、實際裝配工藝，上節(jié)避雷器受潮原因為密封板與放壓板之間的密封圈受力不均勻，導(dǎo)致局部密封不良，在空氣濕度大的時候由于呼吸作用，潮氣逐漸從密封不良處侵入避雷器內(nèi)部。具體原因為避雷器裝配工藝問題，正確的裝配工藝流程如下。

1）裝配過程中應(yīng)檢查上密封板兩面的密封槽有無劃痕，密封槽深度是否符合圖紙要求，然后底面向上平放在工作臺，密封槽內(nèi)均勻地涂上HT-906有機硅粘接密封膠，把密封圈仔細地壓入密封槽內(nèi)粘牢（放之前再次檢驗密封圈）。

2）將粘好密封膠圈的密封板倒過來安裝在避雷器瓷套上。

3）將密封板另一面的密封槽均勻地涂上HT-906有機硅粘接密封膠，把密封圈仔細地壓入密封槽內(nèi)粘牢（放之前再次檢驗密封圈）。

4）然后放上清理干凈的放壓板。

5）最后安裝上放壓板蓋板。

5 結(jié)論

針對此次避雷器泄漏電流異常進行原因查找，首先，對避雷器故障相阻性電流分析，并對避雷器進行紅外精確測溫，再結(jié)合相關(guān)試驗，找出了氧化鋅避雷器泄漏電流偏高的原因為上部瓷套密封膠圈密封不嚴及長時間受到雨水銹蝕，造成避雷器絕緣不良。為了避免同類避雷器再次發(fā)生上述異常，須對同廠家、同型號、同結(jié)構(gòu)的避雷器進行全面排查，檢查避雷器底部瓷套螺栓是否存在銹蝕和避雷器裝配工藝過程檢驗的情況，結(jié)合設(shè)備停電時進行密封膠圈與瓷套螺栓更換工作。同時加強巡視運行年份較長的避雷器，發(fā)現(xiàn)問題及時查找原因并進行處理。