一起金屬氧化物避雷器故障分析及應(yīng)注意問題

摘要：通過一起220 kV 復(fù)合絕緣金屬氧化物避雷器進(jìn)水受潮故障分析，比較了不同檢測(cè)方法在發(fā)現(xiàn)和認(rèn)定金屬氧化物避雷器內(nèi)部進(jìn)水受潮和底絕緣劣化兩種缺陷同時(shí)存在情況下的有效性，及電氣量檢測(cè)金屬氧化物避雷器應(yīng)注意的問題，論述了不同檢測(cè)技術(shù)相互配合的必要性。檢測(cè)金屬氧化物避雷器運(yùn)行中的泄漏電流以及使用專用儀器檢測(cè)其全電流、阻性電流等電氣量，是發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部進(jìn)水受潮、閥片老化等缺陷的主要方法，但這些電氣量檢測(cè)避雷器的底座絕緣必須良好，不同原因?qū)е碌谋芾灼鞯鬃^緣受潮劣化將影響避雷器運(yùn)行中電氣量檢測(cè)的有效性和故障判斷的準(zhǔn)確性。紅外檢測(cè)是運(yùn)行電氣設(shè)備的非電氣量檢測(cè)，可區(qū)分設(shè)備內(nèi)部自身發(fā)熱和外部因素影響發(fā)熱，在判斷設(shè)備內(nèi)部電壓致熱缺陷上起到重要作用。TD變電站220 kV避雷器紅外檢測(cè)判定進(jìn)水受潮后，分析比較了電氣檢測(cè)數(shù)據(jù)，找出了避雷器運(yùn)行中電氣量檢測(cè)的規(guī)律性變化。

1 紅外熱成像圖及帶電檢測(cè)數(shù)據(jù)分析

2009年5月4日，試驗(yàn)人員例行紅外檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)TD變220 kV I母線U 相HYWZ一200/520型金屬氧化物避雷器本體溫度異常。該避雷器為1998年產(chǎn)品，復(fù)合絕緣外套，短時(shí)間運(yùn)行后退出備用，2006年再次投入系統(tǒng)運(yùn)行。

避雷器各部溫度見表1，其中tumax、tvmax、tWmax為分析區(qū)域最高溫度，Tm.x為相間同位置最大：溫差。避雷器帶電全電流、阻性電流檢測(cè)數(shù)據(jù)見表2。

U 相避雷器上節(jié)均勻發(fā)熱，最熱點(diǎn)于避雷器的中上部，同位置最大相間溫差6.8 K;中下部集中發(fā)熱，同位置最大相間溫差6.4 K;下節(jié)上下部溫度在26.6～26.8℃ ，與下節(jié)發(fā)熱點(diǎn)溫差4.5～4.7 K;V相、W 相避雷器上下節(jié)溫場(chǎng)分布均勻;避雷器計(jì)數(shù)器運(yùn)行泄漏電流V相、W相相同，U 相比其他相小33.3% ;帶電全電流、阻性電流檢測(cè)證實(shí)，計(jì)數(shù)器泄漏電流指示正確，U 相阻性電流(峰值)比V相大13%，比W 相大19%;由于U相避雷器下節(jié)大部分避雷器金屬閥片劣化失掉功能，下節(jié)分配電壓減小，上節(jié)超壓運(yùn)行導(dǎo)致過熱。結(jié)論為U 相避雷器下節(jié)避雷器電阻閥片受潮劣化，判定為危急缺陷，建議立即更換。

2 故障處理及停電試驗(yàn)數(shù)據(jù)

TD變220 kV I母U 相避雷器被判定存在危急缺陷后第3天停電更換，停電試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3。

停電試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，U 相避雷器下節(jié)絕緣電阻下降至124 M歐姆，不到無故障避雷器的1%，直流U1ma試驗(yàn)電壓下降至39.7 kV，為交接試驗(yàn)值的26.5%，對(duì)應(yīng)直流75% 己， 的泄漏電流遠(yuǎn)超出儀器2 000 μ A測(cè)量范圍，已無法測(cè)量。

3 實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)及解體檢查

3.1 避雷器實(shí)驗(yàn)室模擬運(yùn)行交流電壓試驗(yàn)

在實(shí)驗(yàn)室對(duì)故障避雷器于127.3 kV試驗(yàn)電壓下，進(jìn)行整體泄漏電流、阻性電流測(cè)量，分壓比測(cè)量，上節(jié)分壓102 kV，下節(jié)分壓25.3 kV，測(cè)得全電流1.147 mA，阻性電流(峰值)1.48 mA。

3.2 避雷器發(fā)熱檢測(cè)

連續(xù)加壓22 min獲取的熱像圖及分析與現(xiàn)場(chǎng)拍攝的熱像圖基本相同，底座絕緣處有一比避雷器下節(jié)低溫區(qū)高0.3 K的發(fā)熱區(qū)域，呈低阻狀態(tài)。

3.3 解體檢查

a.U相避雷器下節(jié)上部金屬件與柱體結(jié)合部復(fù)合絕緣外套開裂，外部雨水從此處滲入避雷器。

b.U相避雷器下節(jié)上部金屬件銹蝕，積有大面積綠色銹跡，各閥片均有水漬，閥片絕緣漆膜過熱變色，閥片內(nèi)孔表面有大量鹽類生成。

c.避雷器閥片與絕緣管問無絕緣膠充填。

4 經(jīng)驗(yàn)與借鑒

a.避雷器進(jìn)水受潮并且底座絕緣受潮劣化，造成避雷器運(yùn)行中泄漏電流被分流，掩蓋了避雷器進(jìn)水受潮現(xiàn)象，運(yùn)行人員不容易發(fā)現(xiàn)避雷器進(jìn)水受潮故障。標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定避雷器運(yùn)行泄漏電流增大時(shí)，停電進(jìn)行特性試驗(yàn)，而對(duì)泄漏電流減小情況沒有規(guī)定。

b.避雷器底座受潮絕緣劣化，底座阻性電流分流較多。本案避雷器底座分流了全電流的70.18% ，而阻性電流則分流了87.34 %。

c.密封工藝不良是造成此次避雷器故障的直接原因。溫度變化時(shí)，由于金屬、絕緣管、硅橡膠的膨脹系數(shù)不同，極易發(fā)生裂紋破壞密封。

d.避雷器內(nèi)部沒有充膠處理是本次故障擴(kuò)大的間接原因。水滲入后，水份沿串插固定閥片的絕緣棒流到下部，不僅避雷器各閥片受潮劣化，也破壞了避雷器的底座絕緣。

e.避雷器運(yùn)行中的泄漏電流減小不能單純認(rèn)定為避雷器計(jì)數(shù)器引線接觸不良，應(yīng)進(jìn)行紅外檢測(cè)分析排除，必要時(shí)應(yīng)安排停電試驗(yàn)。

f.根據(jù)閥片銹蝕程度分析，應(yīng)為上年秋季進(jìn)水。經(jīng)驗(yàn)證明，避雷器夏、秋季進(jìn)水受潮的概率遠(yuǎn)大于春季，建議增加紅外檢測(cè)頻次，合理安排檢測(cè)時(shí)間。

g.避雷器進(jìn)水受潮或閥片老化的初期，運(yùn)行泄漏電流、帶電檢測(cè)數(shù)據(jù)變化緩慢，一但出現(xiàn)避雷器底座絕緣劣化或擊穿，會(huì)掩蓋避雷器進(jìn)水受潮或閥片老化缺陷，紅外檢測(cè)可以針對(duì)避雷器本體內(nèi)閥片運(yùn)行狀況進(jìn)行有效檢測(cè)，在檢測(cè)、判定避雷器各階段內(nèi)部故障上將起到重要作用。

5 結(jié)束語

避雷器進(jìn)水受潮、閥片劣化是電力設(shè)備常見的設(shè)備故障，不同階段有不同的發(fā)熱表現(xiàn)，最后以熱崩潰的形式發(fā)展成事故。但是避雷器本體進(jìn)水受潮并且底座同時(shí)絕緣受潮劣化，在避雷器故障中比較特殊。做好避雷器的紅外檢測(cè)分析工作可以發(fā)現(xiàn)避雷器內(nèi)部存在故障，防止避雷器事故。

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