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        一起500 kV金屬氧化物避雷器異常分析及處理

        2016-12-06 01:56:11葛亮郝明杰王宇王曦
        關鍵詞:阻性避雷器法蘭

        葛亮,郝明杰,王宇,王曦

        (國網(wǎng)山西省電力公司檢修分公司,山西太原030031)

        一起500 kV金屬氧化物避雷器異常分析及處理

        葛亮,郝明杰,王宇,王曦

        (國網(wǎng)山西省電力公司檢修分公司,山西太原030031)

        針對一起500 kV金屬氧化物避雷器異常工況進行了分析,并敘述了該避雷器異常發(fā)現(xiàn)、處理論證以及解體整個過程,通過多種檢測方法驗證了金屬氧化物避雷器由于內(nèi)部進水受潮從而導致避雷器內(nèi)部絕緣劣化的異常現(xiàn)象和處理方法,討論了避雷器在此工況下檢測方法的有效性及必要性。

        金屬氧化物避雷器;故障分析;絕緣劣化;解體驗證

        引言

        金屬氧化物避雷器作為電力系統(tǒng)主要的一次設備,具有結(jié)構(gòu)簡單、耐污穢性能強、電氣性能穩(wěn)定等優(yōu)點。2016年5月山西某500 kV變電站一臺500 kV線路避雷器帶電檢測數(shù)據(jù)異常,泄漏電流表指示異常。本文針對這起異常現(xiàn)象進行分析及討論。

        1 異常現(xiàn)象

        5月8日山西某500 kV變電站帶電檢測巡檢時發(fā)現(xiàn),其中某500 kV線路C相避雷器帶電檢測數(shù)據(jù)異常,此避雷器處于運行狀態(tài),紅外測溫顯示C相避雷器上節(jié)存在明顯局部過熱,最高溫度為16.3℃,溫差達到1.5 K,中、下節(jié)溫場均勻?,F(xiàn)場反復測試過程中,最大局部溫差達到3.3 K。檢測人員觀察三相避雷器泄露電流表指數(shù)均無異常。

        截止更換前該線路C相避雷器泄露電流表指數(shù)接近4.8 mA[1],與初始值(2.2 mA)相比已增大了128.57%;是正常相(2.2mA)的2.18倍。檢測人員對三相避雷器進行紅外測溫和阻性電流檢測。發(fā)現(xiàn)C相避雷器上節(jié)局部溫度達到27.1℃,與B相相比溫差達8.4K,阻性電流測試數(shù)據(jù)存在明顯異常(見表1)。

        表1 兩次阻性電流測試數(shù)據(jù)對比

        2 異常分析

        2.1紅外測溫結(jié)果分析

        由兩次檢測結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),該500 kV線路避雷器C相上節(jié)發(fā)熱明顯,呈典型避雷器受潮發(fā)熱缺陷,溫差超過1 K,且故障發(fā)展迅速(見圖1)。《帶電設備紅外診斷應用規(guī)范DLT 664—2008》中規(guī)定氧化鋅避雷器(10~60 kV)溫差在0.5~1 K為嚴重缺陷,溫差1 K以上為危急缺陷[2],應盡快停電處理。

        圖1 紅外圖譜數(shù)據(jù)曲線

        2.2阻性電流檢測結(jié)果分析

        由表1數(shù)據(jù)可看出,C相總泄漏電流有效值Ix(mA)與初始值相比增加了75.1%,阻性電流基波峰值Ir(mA)與初始值相比增加了72.5%。根據(jù)《輸變電狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》Q/GDW1168—2013中規(guī)定阻性電流初值差不大于50%,且全電流不大于20%,總泄漏電流有效值Ix(mA)和阻性電流基波峰值Ir(mA)變化均嚴重超出規(guī)定值,初步判斷為避雷器閥片受潮或老化所致的典型電壓致熱型故障缺陷[3-4]。

        2.3現(xiàn)場檢查

        在另一條500 kV線路停電檢修中發(fā)現(xiàn)避雷器每節(jié)底部法蘭無排水孔,并且泄壓通道防爆片銹蝕,內(nèi)部存在積水現(xiàn)象,由于兩趟線路避雷器為同類型、同批號產(chǎn)品,且均未設置排水孔,從而進一步確定出現(xiàn)此條線路避雷器溫度異常是由于內(nèi)部積水、閥體受潮所致。

        3 故障處理及論證

        3.1故障處理

        經(jīng)過專項分析并與廠家聯(lián)系,確定需要緊急更換該異常避雷器,對于其他尚未出現(xiàn)異常的同批次避雷器,均安排及時更換并采取臨時措施補打排水孔。對于正在檢修的線路避雷器,在確認不影響設備內(nèi)部安全、反復比對安全距離及鉆孔范圍等技術(shù)條件后,由檢修人員在設備上補打10mm排水孔。

        異常避雷器更換后,新投運避雷器運行正常,對更換下的異常避雷器進行專項試驗,試驗結(jié)果證明異常避雷器上節(jié)絕緣已經(jīng)擊穿。

        3.2故障論證

        該線路C相避雷器本體拆除過程中,明顯看到避雷器上、中、下三節(jié)上下端蓋、防爆膜及防爆膜固定螺栓銹蝕嚴重,尤其以上節(jié)避雷器最嚴重,中節(jié)避雷器有明顯銹蝕,下節(jié)避雷器完好。

        1)上節(jié)避雷器下法蘭防爆膜損壞嚴重,銹蝕嚴重,且有積水,內(nèi)部上端有掛珠。上法蘭封蓋打開后也有明顯的銹蝕、臟污,說明水汽已貫穿上節(jié)避雷器。對上節(jié)避雷器進行絕緣電阻測試,結(jié)果為0。

        2)中節(jié)避雷器下法蘭防爆膜固定不銹鋼圈及不銹鋼螺栓有明顯銹蝕。防爆膜未受損,但有明顯水痕、水印,上法蘭封蓋拆除后,未見異常。

        3)下節(jié)避雷器拆除過程中,上下法蘭均無明顯異常。

        針對更換下來的原C相避雷器,組織試驗檢查,在對C相上節(jié)直流升壓試驗過程中,升壓不成功,經(jīng)絕緣電阻測試,發(fā)現(xiàn)上節(jié)絕緣已經(jīng)基本擊穿,原C相 3節(jié)避雷器試驗結(jié)果如下:

        (1)直流參考電流為1mA時參考電壓U1mA及0.75U1mA下泄露電流試驗:

        表2 直流參考電流為1 m A時參考電壓U1mA及0.75U1mA下泄露電流

        通過試驗數(shù)據(jù)可以看出上節(jié)避雷器內(nèi)部已被擊穿。

        (2)工頻參考電壓試驗:

        表3 工頻參考電壓

        4 解體檢查

        4.1解體前外觀檢查

        對上、中、下三支避雷器瓷套、鐵瓷膠合處、壓力釋放裝置、上下法蘭進行了外觀檢查,結(jié)果如下:

        表4 外觀檢查結(jié)果

        4.2解體后內(nèi)部現(xiàn)象

        將避雷器解體后發(fā)現(xiàn),上節(jié)受潮嚴重,頂蓋嚴重銹蝕,內(nèi)部電阻片外部絕緣層老化嚴重,中節(jié)、下節(jié)內(nèi)部未見受潮現(xiàn)象(見下頁圖2)。

        4.3電阻片檢查

        解體后對原件進行直流參考電流為1mA時參考電壓U1mA及0.75U1mA下泄露電流試驗、各電阻片電容量試驗。上節(jié)每只電阻片直流參考電流為1mA時參考電壓U1mA均在4 kV以下;0.75U1mA下泄露電流均大于50μA,最大可至666μA;中節(jié)電阻片直流參考電流為1 mA時參考電壓U1mA數(shù)據(jù)正常,均在4.3~4.5 kV,0.75U1mA下泄露電流第10片(58μA)、第11片(52μA)、第24片(72μA)大于50μA;下節(jié)0.75U1mA下泄露電流第11片(69 μA)大于50μA,其余電阻片試驗結(jié)果未見異常。共計不合格電阻片55片。

        圖2 上節(jié)避雷器解體

        隨機抽取上節(jié)電阻片3片進行驗證試驗,其中1片去除側(cè)面絕緣釉前后分別測試直流參考電流為1 mA時參考電壓U1mA及0.75U1mA下泄露電流,2片干燥處理前后分別測試直流參考電流為1 mA時參考電壓U1mA及0.75U1mA下泄露電流,驗證電阻片漏流增大原因是電阻片自身漏流增大還是絕緣釉破壞導致泄漏電流增大。

        表6 電阻片試驗結(jié)果

        通過去除上節(jié)單片電阻片外部絕緣涂層后,電阻片直流參考電流為1 mA時參考電壓U1mA及0.75U1mA下泄露電流試驗數(shù)據(jù)恢復正常值可以判斷:上節(jié)受潮擊穿的根本原因為電阻片外層絕緣涂層在運行條件下,在水分及支撐金屬件受潮后化學反應產(chǎn)物的共同作用下發(fā)生劣化,導致上節(jié)所有元件沿絕緣涂層擊穿,上節(jié)整體嚴重劣化,并且這種劣化無法通過干燥處理使其還原。

        結(jié)論:電阻片絕緣釉去除后直流參考電壓、漏流恢復;干燥處理前后直流參考電壓、漏流無明顯變化。

        5 結(jié)論

        1)該故障避雷器由于每節(jié)避雷器下法蘭無排水孔,導致積水無法及時排出,密封裝置及防爆膜長期浸泡在水中,受潮氣侵蝕,防爆膜受損,密封失效造成內(nèi)部受潮。避雷器嚴重受潮后,內(nèi)部閥片發(fā)熱加劇,瓷套表面溫升異常。

        2)在對氧化鋅避雷器受潮缺陷進行判斷時,不僅可以通過溫差對缺陷進行定性,還可通過對紅外熱像圖熱點位置的變化對缺陷的發(fā)展情況進行跟蹤,特別是當相對熱點位置發(fā)生變化時,應高度重視及時開展其他帶電檢測工作對設備的狀態(tài)進行綜合分析。

        [1]成永紅.電力設備絕緣檢測與診斷[M].北京:中國電力出版社, 2004.

        [2]西安電瓷研究所等.交流無間隙金屬氧化物避雷器:GB 11032—2000[S].北京:中國標準出版社,2000.

        [3]王彤.金屬氧化物避雷器故障類型比較研究及事故分析[J].絕緣材料,2015(9):47.

        [4]夏燕莉.500kV避雷器缺陷的試驗分析及思考[J].高電壓技術(shù),2007 (4):189.

        (編輯:王紅霖)

        Abnormal Analysis and Treatment of A 500 kV M etal Oxide Arrester

        Ge Liang,Hao M ingjie,W ang Yu,W ang Xi
        (M aintenance Branch of State Grid Shanxi Electric Power Company,Taiyuan Shanxi030031)

        According to the abnormal conditions analysis of a 500 kV metal oxide arrester,this paper describes the whole process of abnormal processing,treatment demonstration and disintegration of the lightning arrester.Through a variety of detection methods, abnormal phenomenon of internal insulation deterioration and processingmethods formetal oxide arrester due to internal dampness are verified,and the effectiveness and necessity of the detectionmethod for lightning arrester under this condition is discussed.

        metal oxide arrester;faultanalysis;insulation deterioration;disintegration verification

        TM 862

        A

        2095-0748(2016)21-0054-03

        10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.21.24

        2016-10-10

        葛亮(1985—),男,山西臨猗人,本科,畢業(yè)于中北大學,工程師,現(xiàn)就職于國網(wǎng)山西省電力公司檢修分公司,從事變電檢修試驗工作;郝明杰(1975—),男,山西壽陽人,本科,畢業(yè)于上海交通大學,高級工程師,現(xiàn)就職于國網(wǎng)山西省電力公司檢修分公司,任變電檢修中心主任;王宇(1985—),男,山西太原人,碩士研究生,畢業(yè)于山西大學,工程師,現(xiàn)就職于國網(wǎng)山西省電力公司檢修分公司,任變電檢修中心檢修專責;王曦(1987—),男,山西黎城人,碩士研究生,畢業(yè)于昆明理工大學,工程師,現(xiàn)就職于國網(wǎng)山西省電力公司檢修分公司,從事變電檢修試驗工作。

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