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常见的避雷器故障及解决对策探讨

时间:2020/12/19作者:admin点击: 502
摘要


科技在不断的发展,社会在不断的进步,针对近年来金属氧化物避雷器运行中出现的新问题,从广东电网选取典型案例,对重复雷击和表面污秽引起的电阻片劣化、瓷外套避雷器密封失效、复合外套避雷器密封不可靠、复合外套材料性能下降,以及线路避雷器失地运行等问题进行分析,提出在选型、运行维护等阶段的解决方案和要求,例如:在强雷区增加多重落雷特殊工况时的电阻片能量吸收校核,在特殊腐蚀环境采用铝材等材料,对复合外套避雷器进行内部灌封和密封,增加对硅橡胶材料的主组分及性能试验,避免线路避雷器失地运行,以及落实运维试验工作,等等。这为金属氧化物避雷器的运行维护提供指导。


避雷器作为电力系统重要一次设备,承担着保护系统输变电设备绝缘作用,使其免于遭受过电压的危险,其运行故障将对整个电网造成巨大影响。金属氧化物避雷器因具有响应速度快、伏安特性平滑、通流量大、寿命长、残压低、结构简单等特点,因此在电力系统中得到了广泛的应用。但是近些年,运行中的金属氧化物避雷器随着运行年限增加、内部和外部环境等的变化,导致其出现缺陷故障、甚至爆炸事故时有发生,给电力系统造成了很大经济损失和影响。针对以上问题,国内外也研发应用了各类避雷器在线监测装置并取得了较好的应用效果,但受制于电源技术、通信技术和传感器,避雷器在线监测装置的运行稳定性急需提高,电源技术更是影响运行稳定性的关键技术。而避雷器的红外测温、阻性电流的带电测试是检验其缺陷的有效手段之一,因此,本文采用一种红外测温、阻性电流和全电流测试二者相结合方案,着重对金属氧化物避雷器进行了带电检测异常处理和诊断分析,此外,还将这种带电检测方法的推广应用到变电站避雷器日常例巡检测与试验中,为避雷器状态检修提供参考。


1 避雷器运行中的典型问题分析


1.1重复雷击导致电阻片劣化

电阻片的劣化直接反映在直流试验的泄漏电流增加,也反映在交流阻性电流分量增大,三次谐波分量的增大也能间接地反映避雷器电阻片的劣化趋势。相比而言,直流泄漏电流反映电阻片劣化最为直接和灵敏,被作为避雷器状态的最终状态量,国家标准有明确的限值。随着近年来广东地区雷电活动增强,在多重雷击或者多次回击等严酷工况下,避雷器电阻片的累积能量吸收可能超出其通流容量,或者给正常电阻片带来不可逆的劣化累积效应,尤其对于运行年限较长的避雷器,这是一个值得关注的新课题。

1.2避雷器外套污秽引起的电阻片劣化

2018年9月15日,某220kV变电站2号主变压器中压侧C相避雷器发生故障,故障时变电站及线路没有落雷。故障避雷器为Y10W1-108/268W型瓷外套避雷器,于2003年9月投运,运行年限为15A。故障前的历年带电测试和运维红外检测均无异常。对同批产品的非故障相B相避雷器(以下简称“2号避雷器”)进行试验,发现U1mA为137kV,低于标准要求值(157kV)12.7%,I0.75达到100μA,超过标准(50μA)达100%,说明避雷器伏安特性曲线已明显下降,电阻片已严重劣化。解体发现:密封情况良好,排除受潮可能;内部绝缘杆已变为棕黄色,芯体上部甚至附着油状物,芯体绝缘出现明显老化电阻片侧面绝缘釉也呈磨砂状,失去光泽。由以上情况判断其长期运行在比正常运行温度稍高的温度。

1.3瓷外套避雷器密封失效

瓷外套避雷器的密封一般采用金属盖板通过螺栓压紧密封胶圈的方式,但在环境条件恶劣的场合,这种密封工艺的可靠性是难以保证的。2018年4月6日,某220kV变电站1号主变压器高压侧A相避雷器(以下简称“3号避雷器”)发生故障,下节顶部和上节顶部的压力释放阀均动作,避雷器顶盖整个被冲开,雷电定位系统显示附近没有落雷。故障避雷器型号为Y10W1-200/496W,1995年8月投运,已运行23A。运行后每年的避雷器带电测试结果正常,最近一次红外测温在事发1个月前完成,检测未发现异常。


解决对策探讨


2.1加强电缆运行维护

(1)按照DL/T596-2005《电力设备预防性试验规程》和GB50150-2016《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》要求,加强电缆的耐压试验。按照规范要求对电缆进行20~300Hz交流耐压试验,试验电压为2U0,时间为60min。因为交流耐压试验值低于直流耐压试验值,且输出正弦电压波形接近设备运行情况,所以可改善绝缘介质中的放电情况,保证电缆正常使用寿命。而直流耐压试验电压较高、试验时间长,不能模拟电缆运行工况,直流电场促使绝缘介质发生“电树枝”现象,直流残余电荷的记忆效应会使直流偏压叠加在运行电缆工频电压峰值上,使得运行电缆电压远超过额定电压,加速电缆绝缘老化,缩短电缆使用寿命。(2)根据电磁感应原理可知,电缆头在运行过程中会消耗电能而产生热量,加之通风措施不够,达不到理想状态的散热条件,造成电缆头温度过高,绝缘降低后被击穿。使用红外测温仪定期测量电缆头的温度并做记录,加强对温度较高电缆的监视。

2.2使用材质好的电缆

提高电缆生产工艺,采用先进的生产工艺和检测设备,避免出现绝缘偏心、绝缘屏蔽厚度不均匀现象;减少和控制制造过程中产生的杂质等可引发“树枝”现象的因素。加强电缆质量检测力度,电缆检测项目主要包括结构尺寸检查、绝缘热延伸试验、导体直流电阻检测。对于检测不合格电缆,坚决不能用于现场施工。

2.3复合外套材料性能下降问题

运行年久的避雷器的复合外套材料出现硬化、脆化,甚至开裂时,不仅对避雷器的沿面的绝缘性能有严重影响,而且外套龟裂仍将导致潮气进入,对本体密封性能产生较大的影响。由于运行人员巡视位置与避雷器本体较远,避雷器高度较高,靠目测较难发现复合外套的轻微的横向或轴向裂纹。为了能够尽早发现该类缺陷,运行人员需加强对避雷器复合外套的关注,必要时借助望远镜等辅助装备进行细节检查。此类缺陷的前期特征是复合外套硬度提高,建议必要时,在停电预试中增加材料硬度测试的内容,如使用邵氏硬度计进行材料硬度测试。目前在避雷器采购技术条件书中,只对复合外套的外观及电绝缘性能提出了要求。建议在避雷器采购技术条件书中增加对硅橡胶复合材料主组分(PDMS、Al(OH)3和SiO2)含量的合理范围设定,对硬度、扯断伸长率、老化性能等方面提出要求,确保避雷器产品复合外套性能满足长期稳定运行要求。同时,建议在复合外套避雷器验收或到货抽检试验项目中增加复合外套材料检测项目,包括硅橡胶复合材料主组分含量分析、红外光谱分析测试项目。


3 结语


避雷器采取红外精确测温、全电流和阻性电流测试能有效发现运行中避雷器的潜在缺陷,两者相结合,互相验证,能够为避雷器状态检修提供一定参考。当避雷器阀片受潮不严重时,与历史数据相比,表现为全电流变化不大但阻性电流增加明显,因此应重视避雷器阻性分量的变化,对异常数据采取纵向及横向进行对比分析。

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