陳美榮，曹力力，郭 政，杜 赟

（國網(wǎng)浙江省電力公司湖州供電公司，浙江 湖州 313000）

金屬氧化鋅避雷器是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備，能釋放雷電和電力系統(tǒng)內(nèi)部過電壓的能量，保護(hù)電力設(shè)備免受大氣過電壓和操作過電壓的危害，是影響電力系統(tǒng)絕緣水平的重要元件.金屬氧化鋅避雷器的關(guān)鍵元件是金屬氧化鋅閥片，其具有非線性極高的理想伏安特性，使避雷器具有無間隙、殘壓低等優(yōu)點.

為了適應(yīng)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展和提高供電可靠性，變電設(shè)備的停電試驗周期大大延長，帶電測試的重要性迅速提升.金屬氧化鋅避雷器帶電測試是典型的收到良好效果的新興帶電測試項目，以1年為周期進(jìn)行，通過普測積累了大量的原始數(shù)據(jù).根據(jù)數(shù)據(jù)判斷設(shè)備是否異常，還需要從實際案例中積累經(jīng)驗和證據(jù).

1 故障的發(fā)現(xiàn)和確認(rèn)

2013年5月15日某110kV變電所進(jìn)行例行金屬氧化鋅避雷器帶電測試工作，測試前試驗人員發(fā)現(xiàn)某線路避雷器C相在線監(jiān)測儀所顯示的運行中全電流有效值明顯偏大，隨后進(jìn)行帶電測試，發(fā)現(xiàn)C相數(shù)據(jù)異常，見表1.

表1 2013年避雷器帶電檢測數(shù)據(jù)

表2 2012年避雷器普測數(shù)據(jù)

對以上數(shù)據(jù)進(jìn)行分析：

（1）本次帶電測試中C相全電流值較其他相和去年數(shù)據(jù)（見表2）均明顯偏高，初步推斷C相避雷器可能存在缺陷.避雷器帶電測試中的全電流是流過金屬氧化鋅閥片的電流矢量和，由阻性電流和容性電流構(gòu)成，容性電流只決定金屬氧化鋅閥片上的電壓分布，而絕對值較小的阻性電流決定了運行電壓下金屬氧化鋅閥片的發(fā)熱情況.全電流數(shù)值的顯著升高通常是由于金屬氧化鋅閥片的內(nèi)部受潮造成的.

（2）C相阻性電流峰值較其他相和去年數(shù)據(jù)也明顯偏高，已超過全電流峰值的1／2；電壓電流角較其他相和去年數(shù)據(jù)均明顯偏低，由此可判斷為金屬氧化鋅閥片發(fā)生了嚴(yán)重劣化.避雷器帶電測試時用電壓電流角從全電流中分解出阻性電流，當(dāng)金屬氧化鋅閥片發(fā)生劣化時電壓電流角減小、阻性電流上升，此時金屬氧化鋅閥片在運行電壓下的發(fā)熱量明顯增大，當(dāng)發(fā)熱量積聚破壞避雷器的熱穩(wěn)定時最終可能導(dǎo)致避雷器爆炸.

測試值的異常均表明該避雷器金屬氧化鋅閥片可能發(fā)生了嚴(yán)重的老化和劣化，應(yīng)立即將該避雷器停運并做進(jìn)一步的檢查，否則將危及電網(wǎng)的安全運行.

隨后立即將疑似故障避雷器停運，并對其進(jìn)行診斷性試驗.一次絕緣電阻C相為5 MΩ，其余2相均為5 000 MΩ；C相直流泄漏試驗中電壓升至20 k V時直流發(fā)生器便由于過電流保護(hù)跳閘（2006年預(yù)試時參考電壓為151.1 k V）.由此可確認(rèn)該避雷器已嚴(yán)重劣化，不可繼續(xù)運行，必須進(jìn)行更換.

2 解體研究

圖1 底部外觀圖

圖2 底部圖

為了進(jìn)一步探討本案例中金屬氧化鋅避雷器劣化的原因和具體細(xì)節(jié)，2013年5月21日對拆回的故障避雷器進(jìn)行了解體試驗.

通過整體外觀檢查發(fā)現(xiàn)該避雷器的底板已嚴(yán)重銹蝕脫落，從底部將避雷器拆開，發(fā)現(xiàn)底部密封圈已劣化、失去密封作用，金屬密封部件已嚴(yán)重銹蝕（見圖1）.

拆解過程中發(fā)現(xiàn)避雷器內(nèi)部嚴(yán)重受潮、內(nèi)部硅膠已完全變色、金屬氧化鋅閥片潮濕并存在嚴(yán)重積露、上部絕緣筒放電痕跡明顯（見圖2）.

進(jìn)一步觀察發(fā)現(xiàn)很多氧化鋅閥片表面嚴(yán)重氧化銹蝕，于是對氧化鋅閥片進(jìn)行絕緣電阻測試.見圖3、表3.

表3 氧化鋅閥片各段絕緣電阻值

由表3發(fā)現(xiàn)，1～4段氧化鋅閥片的絕緣電阻值明顯偏低，對這4段進(jìn)一步進(jìn)行拆解檢查.

圖3 氧化鋅閥片分段檢查圖

由表4～表7中數(shù)據(jù)說明避雷器中上部氧化鋅閥片已經(jīng)由于受潮、氧化而嚴(yán)重劣化，使氧化鋅閥片絕緣電阻值顯著下降，其中很多閥片絕緣已跌零.

表4 段1各閥片絕緣電阻值

表5 段2各閥片絕緣電阻值

表6 段3各閥片絕緣電阻值

表7 段4各閥片絕緣電阻值

通過對該避雷器的解體試驗，可以找出故障發(fā)生的原因.由于底板銹蝕和密封圈劣化，潮氣慢慢滲透進(jìn)入避雷器內(nèi)部，造成避雷器內(nèi)部銹蝕、積露，特別是中上部潮氣聚集，最終造成金屬氧化鋅閥片大面積劣化、老化，使流過避雷器的全電流和阻性電流急劇上升，如未及時發(fā)現(xiàn)可能造成嚴(yán)重事故.

3 結(jié)論

本次缺陷處理為當(dāng)前狀態(tài)檢修環(huán)境下較典型的發(fā)現(xiàn)缺陷、排除故障案例.從例行性試驗中發(fā)現(xiàn)，到診斷性試驗確認(rèn)故障并對其進(jìn)行更換，最后對該避雷器解體，各種狀態(tài)檢修的手段在各個階段起到了應(yīng)有的作用.特別是最后的解體過程，為今后金屬氧化鋅避雷器帶電測試數(shù)據(jù)的分析提供了可靠依據(jù)，有效提升了帶電檢測技術(shù)水平，對完善整個狀態(tài)檢修體系有著重大意義，同時也得出了預(yù)防和發(fā)現(xiàn)類似缺陷的措施：

（1）定期對運行中金屬氧化鋅避雷器進(jìn)行外觀巡查和紅外測溫，加強監(jiān)視在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)問題時必須高度重視，立即處理；

（2）對運行中避雷器進(jìn)行帶電測試必須認(rèn)真分析現(xiàn)場數(shù)據(jù)，對比歷年記錄，當(dāng)數(shù)據(jù)有突變時應(yīng)結(jié)合其他帶電測試和停電檢查的手段查明原因，不可麻痹大意.

近幾年我國電力工業(yè)飛速發(fā)展，有限的檢修維護(hù)人員與龐大的輸變電設(shè)備數(shù)量形成了突出的矛盾.為了節(jié)約人力物力，提高工作效率，實施狀態(tài)檢修技術(shù)已是一種趨勢.加強現(xiàn)場巡查，完善在線監(jiān)測系統(tǒng)，帶電檢測項目的綜合運用是防止發(fā)生設(shè)備故障的有效措施.

［1］Q／GDW 168－2008，輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程［S］.

［2］李建明.高壓電氣設(shè)備試驗方法［M］.北京：中國電力出版社，2001.