田曉云，范永強(qiáng)，艾 博，李智輝，王 祥

（內(nèi)蒙古超高壓供電局，呼和浩特 010080）

0 引言

金屬氧化物避雷器具有過(guò)電壓后殘壓低、陡波響應(yīng)特性好、絕緣配合易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，在電力系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。由于金屬氧化物避雷器長(zhǎng)期受外界環(huán)境及運(yùn)行工況的影響，容易出現(xiàn)電阻片老化和受潮，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致其內(nèi)部擊穿或突發(fā)爆炸等事件。據(jù)統(tǒng)計(jì)，金屬氧化物避雷器事故60%以上是由受潮引起的。對(duì)某電網(wǎng)近期發(fā)現(xiàn)的兩起同批次同廠家同型號(hào)的金屬氧化物避雷器絕緣缺陷進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致缺陷的原因基本相同。本文以其中一起缺陷為例，分析缺陷產(chǎn)生的原因，并提出處理及預(yù)防措施。

1 故障概況

2018 年3 月，在對(duì)某500 kV 變電站投運(yùn)1 年的設(shè)備進(jìn)行正常停電檢修時(shí)，發(fā)現(xiàn)某500 kV線(xiàn)路L1相避雷器試驗(yàn)數(shù)據(jù)異常[1-2]。避雷器為Y20W-444/1063型金屬氧化物避雷器，為穿芯環(huán)形電阻片帶并聯(lián)均壓電容、外套絕緣筒結(jié)構(gòu)，內(nèi)部存有SF6氣體，正常運(yùn)行處于微正壓狀態(tài)。

該避雷器出廠試驗(yàn)、交接試驗(yàn)及本次例行試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1 所示，依據(jù)Q/ND 10501 06—2018《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》[3]進(jìn)行判斷，該避雷器上節(jié)直流1 mA 參考電壓U1mA的初值差超過(guò)規(guī)程要求的±5%，即0.75U1mA下的泄漏電流I75%超過(guò)了規(guī)程要求的50 μA，初步判斷其上節(jié)避雷器內(nèi)部受潮。

表1 故障相避雷器試驗(yàn)數(shù)據(jù)

2 解體檢查

為了進(jìn)一步分析設(shè)備故障原因，將該避雷器返廠檢查。對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)正常的中節(jié)避雷器和測(cè)試數(shù)據(jù)異常的上節(jié)避雷器進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)解體檢查。

2.1 防爆板密封圈

對(duì)避雷器解體后，發(fā)現(xiàn)中節(jié)避雷器內(nèi)部無(wú)異常。上節(jié)避雷器頂部螺栓拆除后，避雷器內(nèi)部氣體排出，排氣聲明顯、清晰并伴有刺激性氣味，據(jù)此初步判斷上節(jié)避雷器內(nèi)部有放電現(xiàn)象。拆除上節(jié)避雷器頂部部件螺栓后，發(fā)現(xiàn)避雷器頂部防爆板密封圈周?chē)芊饽z涂抹不均勻，如圖1所示。

圖1 密封膠涂抹情況

2.2 外絕緣筒

取出上節(jié)避雷器主要部件（穿芯電阻片及并聯(lián)電容器）外套絕緣筒，發(fā)現(xiàn)其外表面上部有較大面積發(fā)黑，存在明顯的電弧燒蝕和爬電痕跡，絕緣筒底部外表面有明顯的樹(shù)枝狀爬電痕跡（見(jiàn)圖2）。

2.3 內(nèi)部芯體

對(duì)上節(jié)避雷器芯體進(jìn)行檢查，其結(jié)構(gòu)完整，電阻片柱未破碎散亂，其上端9片電阻片表面發(fā)黑，觸摸有油膩感。兩根封裝并聯(lián)電容器的絕緣筒表面有嚴(yán)重電弧燒蝕和爬電痕跡，其中一根幾乎為貫穿性燒蝕，如圖3 所示。初步推斷為電阻片柱表面絕緣釉層在電弧作用下劣化，釋放出油漬導(dǎo)致，電容器的絕緣筒為放電通道。

圖2 外絕緣筒放電情況

圖3 絕緣筒表面燒灼情況

拆下上節(jié)避雷器所有電阻片，發(fā)現(xiàn)表面發(fā)黑電阻片的內(nèi)部絕緣釉仍為正常藍(lán)色，說(shuō)明電阻片并未整體經(jīng)歷高溫，僅其表面被電弧灼燒導(dǎo)致絕緣釉變色，并分解出油質(zhì)。將封裝在兩根絕緣筒中的并聯(lián)電容器取出（每個(gè)電容器分別由18支串聯(lián)電容單元組成，各分為3 組），發(fā)現(xiàn)表面燒蝕嚴(yán)重的絕緣筒上部?jī)山M12支串聯(lián)電容器單元中，最上部8支電容器單元存在不同程度的表面燒蝕痕跡，其中第2組第1支電容器單元開(kāi)裂（見(jiàn)圖4）。

圖4 并聯(lián)電容器單元燒蝕

2.4 內(nèi)部芯體單元試驗(yàn)

對(duì)解體后的避雷器電阻片進(jìn)行直流1 mA 參考電壓試驗(yàn)，避雷器電阻片柱上部外表面明顯熏黑9片電阻片，測(cè)試熏黑電阻片泄漏電流，均未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求（小于50 μA）[3]；測(cè)試未熏黑31 片電阻片泄漏電流，均符合要求。對(duì)熏黑電阻片表面油質(zhì)擦除并干燥處理后，測(cè)試電阻片泄漏電流，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。對(duì)絕緣筒中拆出的全部36只串聯(lián)電容器單元進(jìn)行絕緣耐受測(cè)試，結(jié)果只有開(kāi)裂電容器單元升壓后立刻被擊穿，其余35只均滿(mǎn)足15 kV 1 min的性能要求[3]。

表2 電阻閥片試驗(yàn)

3 原因分析及避雷器排查

3.1 故障原因分析

對(duì)L1 相避雷器上節(jié)進(jìn)行解體、測(cè)試分析，認(rèn)為該相避雷器上節(jié)外絕緣筒或并聯(lián)電容器封裝絕緣筒存在質(zhì)量問(wèn)題，在避雷器頂部電場(chǎng)作用下放電，導(dǎo)致該避雷器發(fā)生故障[4-8]。

（1）對(duì)比正常與非正常情況下避雷器頂部防爆板密封圈周?chē)芊饽z涂抹情況，發(fā)現(xiàn)L1相上節(jié)密封膠涂抹明顯不均勻，但在上節(jié)避雷器頂部螺栓拆除后，避雷器內(nèi)部伴有明顯響聲的氣體排出，說(shuō)明該避雷器的密閉措施較好，外部受潮可能性較小。

（2）避雷器在出廠時(shí)，內(nèi)部電阻片干燥不徹底。避雷器帶電運(yùn)行后，在電磁場(chǎng)作用下，由于避雷器穿芯電阻片及并聯(lián)電容器外套絕緣筒表面受潮嚴(yán)重，導(dǎo)致樹(shù)枝狀爬電的發(fā)生。

（3）大量的潮氣使得電阻片表面及并聯(lián)電容器的絕緣筒表面均出現(xiàn)了不同程度的燒蝕，弧放電產(chǎn)生的高溫使電容器單元表面破裂。

3.2 避雷器排查

短期內(nèi)連續(xù)發(fā)生兩起同廠家、同型號(hào)、同批次的避雷器相同缺陷，懷疑其為家族性缺陷。對(duì)該廠家生產(chǎn)的同型號(hào)、同批次產(chǎn)品進(jìn)行排查，利用停電試驗(yàn)、紅外精確測(cè)溫和帶電檢測(cè)等手段進(jìn)行檢測(cè)[9-10]，對(duì)于不便停電的設(shè)備加強(qiáng)紅外測(cè)溫與帶電測(cè)試，未發(fā)現(xiàn)異常狀況。

4 預(yù)防措施

針對(duì)金屬氧化物避雷器存在的上述缺陷，提出以下預(yù)防措施。

（1）對(duì)于新投設(shè)備，加強(qiáng)設(shè)備驗(yàn)收管理，嚴(yán)格執(zhí)行驗(yàn)收管理規(guī)定，防止有嚴(yán)重缺陷的避雷器進(jìn)入電網(wǎng)。

（2）定期嚴(yán)格對(duì)設(shè)備廠家的資質(zhì)進(jìn)行調(diào)研，同時(shí)建議避雷器的生產(chǎn)廠家應(yīng)加強(qiáng)在生產(chǎn)避雷器過(guò)程中的質(zhì)量管控，對(duì)每一個(gè)工序都要嚴(yán)格管理，除了對(duì)選用元器件做好檢查外，還需對(duì)供貨產(chǎn)品進(jìn)行出廠試驗(yàn)[9-10]。

（3）加強(qiáng)對(duì)新投設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)管理，對(duì)可能存在家族性缺陷的設(shè)備加強(qiáng)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)和帶電檢測(cè)。