武魯曉，徐東生，杜安東，秦 松，吳小川

（國(guó)網(wǎng)泰安供電公司，山東 泰安 271000）

0 引言

氧化鋅避雷器在限制電網(wǎng)設(shè)備過(guò)電壓、確保電網(wǎng)安全運(yùn)行方面起著重要的作用，是電力系統(tǒng)中不可缺少的重要組成部分［1－2］。隨著設(shè)備的長(zhǎng)期運(yùn)行，氧化鋅避雷器電阻片長(zhǎng)期承受工頻電壓的作用，其內(nèi)部的電阻片特性和絕緣狀況逐漸發(fā)生變化，出現(xiàn)受潮或老化現(xiàn)象，導(dǎo)致運(yùn)行泄漏電流超標(biāo)，嚴(yán)重影響電網(wǎng)設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際案例，針對(duì)氧化鋅避雷器運(yùn)行泄漏電流超標(biāo)問(wèn)題，從電阻片老化和內(nèi)部受潮兩方面進(jìn)行分析和探討，同時(shí)結(jié)合紅外檢測(cè)數(shù)據(jù)和設(shè)備解體進(jìn)一步找出故障的原因。

1 試驗(yàn)情況

2015年04月25日，變電運(yùn)維人員在進(jìn)行范鎮(zhèn)站設(shè)備巡視時(shí)，發(fā)現(xiàn)35 kV I母線W相避雷器泄漏電流指示達(dá)到0.7 mA，U、V兩相均為0.25 mA，根據(jù)《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定，當(dāng)阻性電流增加0.5倍時(shí)應(yīng)縮短試驗(yàn)周期并加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，增加1倍時(shí)應(yīng)停電檢查。電氣試驗(yàn)班人員于26日對(duì)35 kV I母線避雷器三相進(jìn)行了泄漏電流帶電測(cè)試，結(jié)果如表1所示。

表1 Ⅰ母線避雷器帶電測(cè)試數(shù)據(jù)表

其中，Ixp是全電流峰值，Ir1p是阻性基波電流峰值，Ic1p是容性基波電流峰值。

由表1中可以看出，U、V相套管數(shù)據(jù)均正常，W相阻性電流基波峰值達(dá)566 μA，是其他兩相的25.7倍；容性電流峰值達(dá)689 μA，高出其他兩相一倍以上；總電流峰值達(dá)869 μA，是其他兩相的2.6倍，判定W相避雷器存在嚴(yán)重的缺陷。

2 氧化鋅避雷器泄漏電流超標(biāo)原因分析

2.1 避雷器電阻片老化和內(nèi)部受潮

在正常運(yùn)行情況下，通過(guò)避雷器的電流主要是容性電流，阻性電流很小。但當(dāng)避雷器內(nèi)部絕緣狀況不良以及電阻片特性發(fā)生變化時(shí)，泄漏電流中的阻性分量就會(huì)增大很多，而容性電流變化不大。

由于氧化鋅避雷器電阻片長(zhǎng)期承受工頻電壓的影響，在運(yùn)行一段時(shí)間之后，出現(xiàn)部分閥片劣化現(xiàn)象，使避雷器參考電壓降低［3］，阻性電流隨之增大，造成功率損耗增加，電阻片運(yùn)行溫度隨之增加，從而加速電阻片的老化。電阻片老化的惡性循環(huán)最終造成氧化鋅避雷器的徹底損壞。表2是35kV I母線避雷器近幾年帶電測(cè)試的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

表2 近幾年避雷器帶電測(cè)試數(shù)據(jù)

由表2中可以看出，U、V相套管數(shù)據(jù)均正常，W相阻性電流值在2013年開(kāi)始有所變化，而在2015年數(shù)值達(dá)566 μA，是上一年數(shù)值的12.9倍，是其他兩相的25.7倍；總電流達(dá)631 μA，是上一年數(shù)值的2倍，是其他兩相的2.6倍。按照山東電力集團(tuán)公司《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》［4］規(guī)定，阻性電流初值差≤50%，且全電流≤20%。當(dāng)阻性電流增加0.5倍時(shí)應(yīng)縮短試驗(yàn)周期并加強(qiáng)監(jiān)測(cè)［5］，增加1倍時(shí)應(yīng)停電檢查。試驗(yàn)人員首先排除試驗(yàn)接線錯(cuò)誤、試驗(yàn)引線接觸不好等外界因素，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步分析、判斷，確定是避雷器受潮和電阻片老化造成數(shù)據(jù)異常的。該避雷器內(nèi)部電阻片特性和絕緣狀況在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中逐漸劣變，造成泄漏電流中的阻性分量增大，電阻片的功率損耗隨之增大，運(yùn)行溫度升高，從而加速電阻片的老化；而避雷器內(nèi)部受潮、閥片嚴(yán)重老化導(dǎo)致泄漏全電流的增加。對(duì)該避雷器進(jìn)行解體后發(fā)現(xiàn)，該相避雷器密封材料老化，使潮氣、水分進(jìn)入，導(dǎo)致內(nèi)部絕緣受損，從而加速電阻片老化。

2.2 紅外成像檢測(cè)數(shù)據(jù)分析

在對(duì)35 kVⅠ母線W相避雷器進(jìn)行紅外成像檢測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)W相避雷器中部明顯發(fā)熱，達(dá)30.5℃，高出正常部位10℃。文獻(xiàn)［6］中規(guī)定，10～60 kV避雷器設(shè)備相間溫差為0.5～1℃時(shí)，出現(xiàn)局部發(fā)熱為異常，故障特征為閥片受潮或老化，由此進(jìn)一步判定該避雷器內(nèi)部存在受潮和老化缺陷，圖1、2為避雷器W相套管發(fā)熱處的紅外圖像和可見(jiàn)光圖像。

圖1 35 kVⅠ母線W相避雷器熱像圖

圖2 35 kVⅠ母線W相避雷器可見(jiàn)光圖

3 隱患處理情況

工作人員對(duì)35 kVⅠ母線W相避雷器進(jìn)行拆解檢查，打開(kāi)頂部端蓋，取出彈簧和引流電極，可明顯發(fā)現(xiàn)彈簧已經(jīng)受潮銹蝕，見(jiàn)圖3。由此可基本判斷該避雷器是由于頂部端蓋密封不嚴(yán)導(dǎo)致進(jìn)水使避雷器受潮老化。

繼續(xù)解體，取出橡膠套所包裹的氧化鋅閥片，可明顯發(fā)現(xiàn)橡膠套表面存在燒蝕痕跡，見(jiàn)圖4，其位置對(duì)應(yīng)紅外圖譜中發(fā)熱處。同時(shí)在避雷器外瓷套內(nèi)壁同樣位置可見(jiàn)燒蝕痕跡，見(jiàn)圖5。

圖3 35 kVⅠ母線W相避雷器彈簧銹蝕

圖4 35 kVⅠ母線W相避雷器橡膠套表面銹蝕

圖5 35 kVⅠ母線W相避雷器外瓷套內(nèi)壁銹蝕

打開(kāi)橡膠套，可見(jiàn)串聯(lián)的氧化鋅閥片，燒蝕位置處的氧化鋅閥片存在明顯的受潮痕跡，可以看到明顯的水漬和銹蝕現(xiàn)象，該位置處于串聯(lián)氧化鋅閥片最底部的2～3片氧化鋅閥片處，見(jiàn)圖6?？梢酝茰y(cè)，雨水從避雷器頂部端蓋滲入后一直流到串聯(lián)氧化鋅閥片底部，該處氧化鋅閥片受潮并初步老化，造成泄漏電流明顯增加。同時(shí)由于阻性電流增大，加之閥片老化導(dǎo)致該處損耗增大，溫度異常升高。

將該相避雷器更換，投運(yùn)前進(jìn)行了該相避雷器的交接試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3所示，試驗(yàn)全部合格。投運(yùn)后及時(shí)觀察運(yùn)行電壓下的泄露電流值，恢復(fù)正常。

圖6 35 kVⅠ母線W相避雷器閥片銹蝕

表3 更換W相后的Ⅰ母線避雷器帶電測(cè)試數(shù)據(jù)表

4 結(jié)束語(yǔ)

運(yùn)行中的避雷器泄漏電流數(shù)據(jù)異常多是由于設(shè)備閥片老化、內(nèi)部受潮導(dǎo)致，造成阻性電流增大。針對(duì)此類問(wèn)題，應(yīng)加強(qiáng)巡回檢查，做好記錄和數(shù)據(jù)分析，正確判定避雷器狀況。同時(shí)做好避雷器定期帶電監(jiān)測(cè)工作，必要時(shí)縮短周期，發(fā)現(xiàn)隱患及時(shí)上報(bào)處理。數(shù)據(jù)異常時(shí)要綜合分析，逐項(xiàng)排除，并結(jié)合其他試驗(yàn)進(jìn)行判斷。針對(duì)此類設(shè)備，應(yīng)適當(dāng)縮短檢修周期，合理安排停電時(shí)間，同時(shí)應(yīng)大力推廣紅外成像診斷技術(shù)等帶電檢測(cè)手段的應(yīng)用。

［1］張鐵華.電氣試驗(yàn)技能培訓(xùn)教材［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2004：80-97.

［2］蔣慶云.廉國(guó)海.220 kV氧化鋅避雷器泄露電流超標(biāo)的原因分析［J］.湖南電力，2012，32 （5）：17-20.

［3］謝忠寶.李強(qiáng).220kV氧化鋅避雷器泄露電流超標(biāo)的原因及處理［J］.吉林電力，2009，37 （2）：54-56.

［4］國(guó)家電網(wǎng)公司.輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程：QGDW 1168—2013 ［S］.北京：中國(guó)電力出版社，2013.

［5］國(guó)網(wǎng)山東省電力公司.變電設(shè)備帶電檢測(cè)工作實(shí)施細(xì)則［S］.2014.

［6］中國(guó)電力科學(xué)研究院.帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范：DLT 664—2016 ［S］.2016.