羅茂嘉， 錢玨臻， 于 軍， 章建歡， 劉江明

（1.華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，北京 102206；2.國網(wǎng)浙江省電力公司檢修分公司，杭州 311232）

220 kV氧化鋅避雷器泄漏電流異常的原因分析和處理

羅茂嘉1，2， 錢玨臻2， 于 軍2， 章建歡2， 劉江明2

（1.華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，北京 102206；2.國網(wǎng)浙江省電力公司檢修分公司，杭州 311232）

介紹了一起220 kV氧化鋅避雷器泄漏電流雨天偏低的異常情況，通過例行試驗(yàn)數(shù)據(jù)、避雷器帶電檢測數(shù)據(jù)、設(shè)備拆卸情況的綜合分析，找出氧化鋅避雷器泄漏電流偏低的原因?yàn)樾孤╇娏魍ㄟ^底座旁路導(dǎo)通。針對該類型設(shè)備易發(fā)生因底座瓷瓶內(nèi)部蓄積鳥巢而導(dǎo)致的泄漏電流偏低現(xiàn)象，提出加裝防護(hù)網(wǎng)的有效措施。

220 kV；氧化鋅；避雷器；泄漏電流；偏低；原因分析；處理；帶電檢測

0 引言

氧化鋅避雷器是保護(hù)電力設(shè)備免遭雷電、操作過電壓破壞，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的重要電力設(shè)備。若氧化鋅避雷器存在內(nèi)部受潮、老化、臟污等情況將導(dǎo)致其性能劣化，甚至將發(fā)生避雷器爆炸、對地短路等事故。因此氧化鋅避雷器的巡檢尤為重要，它對及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除避雷器存在的隱患和對保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行有著重要意義。

常規(guī)的避雷器例行試驗(yàn)數(shù)據(jù)能有效反映避雷器的性能指標(biāo)，但需要相應(yīng)線路的停電配合，由于電網(wǎng)運(yùn)行可靠性要求，申請停電較困難。近年來隨著避雷器綜合帶電檢測手段的興起，為準(zhǔn)確、高效判斷避雷器運(yùn)行狀況帶來方便。以下針對某220 kV氧化鋅避雷器泄漏電流偏低的情況，結(jié)合帶電檢測、例行試驗(yàn)數(shù)據(jù)綜合分析，查找異常原因并進(jìn)行有效處理。

1 異常情況簡介

2014年10月14日運(yùn)維人員在某500 kV變電站巡視時(shí)，發(fā)現(xiàn)220 kV母線避雷器C相泄漏電流表泄漏電流讀數(shù)在雨天時(shí)數(shù)值明顯低于晴天，甚至到達(dá)零值。翻閱歷史運(yùn)行巡視數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)此表計(jì)讀數(shù)在2012年4月至2013年3月期間讀數(shù)比另外兩相偏大15%左右。該組避雷器型號(hào)為Y10W-200/520W，由河南金冠王碼信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司生產(chǎn)，出廠時(shí)間為2004年12月1日，投產(chǎn)日期為2005年6月24日。

2 避雷器的各項(xiàng)數(shù)據(jù)對比分析

2.1 帶電測試分析

對避雷器進(jìn)行了2次帶電測試分析[1]，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1、表2。

表1 2013年3月帶電測試數(shù)據(jù)（溫度：15℃；濕度：60%）

表2 2014年3月帶電測試數(shù)據(jù)（溫度：10℃；濕度：60%）

從2次帶電測試數(shù)據(jù)分析可知，2013年C相全電流測試數(shù)據(jù)比另外兩相大6%，阻性電流比初值大14%，A相和B相均略小于初值。2014年C相全電流測試數(shù)據(jù)比另外兩相大4.8%，阻性電流比初值大9.6%，A相和B相均略小于初值。全電流測試數(shù)據(jù) 2014年比 2013年下降1.2%，阻性電流測試數(shù)據(jù)2014年比2013年下降4.4%，變化均不大，考慮到2次測量的環(huán)境條件的差別，三相的數(shù)據(jù)較上次有所下降，符合常規(guī)測試數(shù)據(jù)要求，無異常。

2.2 紅外線測溫分析[2]

正常狀態(tài)下氧化鋅避雷器有一定的阻性電流分量，因此熱像特征表現(xiàn)為整體輕度發(fā)熱，整體表現(xiàn)均勻，且在最高運(yùn)行電壓下最高溫升不超過上限值[3]。而當(dāng)避雷器受潮和氧化鋅電阻片老化時(shí)，則表現(xiàn)出整體元件發(fā)熱特征。受潮初期，首先是故障元件自身發(fā)熱增加。受潮嚴(yán)重后，多元件結(jié)構(gòu)的避雷器會(huì)出現(xiàn)非故障元件發(fā)熱超過故障元件發(fā)熱。老化則通常具有整相或多個(gè)元件普遍發(fā)熱的特征[4]。但是，如果各氧化鋅電阻片老化程度不同，也會(huì)表現(xiàn)出分布電壓不均勻和局部發(fā)熱輕重程度不一的特征。當(dāng)應(yīng)用紅外成像技術(shù)對各類氧化鋅避雷器進(jìn)行故障診斷時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)有不正常的發(fā)熱、局部溫度升高或降低，或有不正常的溫度分布，則可判定為異常，應(yīng)該引起注意，或者跟蹤監(jiān)測，進(jìn)行其他試驗(yàn)。如果作相間互比，則當(dāng)溫升相差一倍以上時(shí)，可判定為危險(xiǎn)故障，應(yīng)盡快安排處理[5]。該線路避雷器最近一次的紅外測溫?cái)?shù)據(jù)和異常發(fā)生時(shí)紅外線測溫補(bǔ)測數(shù)據(jù)見表3、表4。通過對2次紅外測溫?cái)?shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)，B相數(shù)據(jù)比A相、C相溫度稍高，排除C相有故障存在的可能。

表3 最近一次紅外線測溫?cái)?shù)據(jù)（環(huán)境溫度：23℃；濕度：65%；輻射值：0.87）

表4 異常發(fā)生時(shí)紅外線測溫補(bǔ)測數(shù)據(jù)（環(huán)境溫度：33℃；濕度：60%；輻射值：0.9）

2.3 與2012年試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比分析

避雷器最近1次預(yù)防性試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表5、表6。

表5 2012年6月避雷器絕緣電阻試驗(yàn)數(shù)據(jù)（溫度：30℃；濕度：65%）

表6 2012年6月避雷器直流試驗(yàn)數(shù)據(jù)（溫度：30℃；濕度：65%）

從表5、表6試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，避雷器C相直流1 mA參考電壓較初始值略有增加，0.75 U1mA時(shí)泄漏電流也略有增加，但考慮儀器誤差和溫度誤差，認(rèn)為試驗(yàn)數(shù)據(jù)均符合要求，無異常。

3 對避雷器維護(hù)檢查分析

通過對避雷器的預(yù)防性試驗(yàn)數(shù)據(jù)、帶電檢測數(shù)據(jù)、紅外線測溫?cái)?shù)據(jù)分析，可排除避雷器上下兩節(jié)本體內(nèi)部閥芯故障的可能。

3.1 表計(jì)更換試驗(yàn)分析

首先記錄運(yùn)行時(shí)避雷器A與B兩相泄漏電流表計(jì)讀數(shù)和C相泄漏電流表計(jì)讀數(shù)，A相為0.82 mA，B相為0.81 mA，C相為0.35 mA。再選取1支同型號(hào)、同量程、同廠家的在合格校驗(yàn)期限內(nèi)且相同安裝尺寸的泄漏電流表計(jì)，安裝替換原C相泄漏電流表計(jì)，記錄讀數(shù)為0.36 mA。最后相互調(diào)換B相和C相的泄漏電流表計(jì)，記錄B相和C相表計(jì)讀數(shù)，B相為0.80 mA，C相為0.34 mA?？紤]表計(jì)誤差和表計(jì)老化情況，判斷表計(jì)功能正常[6]。

3.2 避雷器接地檢查分析

對避雷器接地引下銅排接頭連接處和泄漏電流表計(jì)連線接頭處重新打磨后并更換新的螺栓，測量接地引下電阻，電阻為0.02 mA，符合相關(guān)規(guī)程要求，判斷避雷器接地良好。此時(shí)記錄C相泄漏電流表計(jì)讀數(shù)不變。

3.3 避雷器底座法蘭及瓷瓶清掃檢查分析

對避雷器均壓環(huán)、上下節(jié)瓷套外表面、底座法蘭及瓷瓶、各接連面法蘭進(jìn)行維護(hù)檢查。避雷器均壓環(huán)安裝牢固無變形。上下節(jié)瓷套外表面清潔無破損和裂紋，釉漆無明顯劃痕。避雷器底座法蘭牢固緊固螺栓無銹蝕，避雷器底座瓷瓶外表面清潔無破損和裂紋，釉漆無明顯劃痕。避雷器各接連面法蘭正常，緊固螺栓無銹蝕。

通過對避雷器維護(hù)檢查，可排除由于避雷器各安裝連接處和瓷套原因。

4 初步原因分析

通過查閱此類避雷器的相關(guān)資料，了解內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

通過上述的試驗(yàn)數(shù)據(jù)及維護(hù)檢查分析，初步可判斷避雷器內(nèi)部閥片無故障，泄漏電流存在分流支路可能性較大[7]，基本斷定為避雷器底座瓷瓶內(nèi)部原因。

如圖1中所示，避雷器底座瓷瓶瓷套內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，兩端的固定安裝法蘭端面為開孔結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)的作用是用于將壓力釋放口升高座和瓷套內(nèi)部的積水從底部法蘭的排水孔排除。因此初步分析原因有2個(gè)：

（1）內(nèi)部排水孔阻塞，積水過多。

（2）鳥類從圖1壓力釋放口升高座B位置處進(jìn)入，在瓷套內(nèi)部筑巢。

圖1 避雷器底座瓷瓶結(jié)構(gòu)示意

5 停電檢查和處理

5.1 停電檢查情況

拆卸避雷器下節(jié)壓力釋放口升高座和底座瓷瓶檢查如圖2所示，發(fā)現(xiàn)圖1中②④區(qū)域空腔內(nèi)堆積滿潮濕枯草，大部分潮濕枯草已腐爛成黑色草泥。圖1中⑤區(qū)域的空腔內(nèi)有大量未腐爛的完整干草，其中夾雜有少量鳥類羽毛和鳥屎。

5.2 處理

（1）將拆卸的避雷器下節(jié)壓力釋放口升高座和底座瓷瓶內(nèi)部進(jìn)行清洗和干燥處理。

（2）安裝好后對避雷器底座瓷瓶瓷套進(jìn)行絕緣電阻測試，測試結(jié)果為2 500 ΜΩ，與出廠值一致。

（3）封蓋圖1中B位置的孔洞，并在③⑤中間加裝防銹蝕的金屬網(wǎng)，金屬網(wǎng)網(wǎng)口不宜過小，以能阻擋鳥類昆蟲等進(jìn)入為適宜。

圖2 壓力釋放口升高座內(nèi)部

（4）恢復(fù)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，查看避雷器C相表計(jì)讀數(shù)為0.82 mA，對比另外兩相表計(jì)數(shù)值和歷史數(shù)據(jù)，此避雷器恢復(fù)正常。

跟蹤運(yùn)行監(jiān)測1周，此避雷器運(yùn)行情況良好，上述異常消除。

6 最終原因分析

避雷器在電壓的作用下，流經(jīng)在線監(jiān)測儀的電流包括避雷器閥片所產(chǎn)生的泄漏電流和避雷器表面的泄漏電流。在雨天，由于避雷器表面有雨水，表面泄漏電流應(yīng)增大，因此總電流比晴天時(shí)大[8]，但結(jié)果卻恰恰相反，在雨天時(shí)避雷器在線監(jiān)測儀指示的數(shù)值明顯低于晴天。

直接原因是黑色潮濕草泥將底座瓷瓶上下法蘭導(dǎo)通，對流經(jīng)泄漏電流表計(jì)的電流進(jìn)行了分流。當(dāng)晴天時(shí)草泥的水分蒸發(fā)干燥，草泥的絕緣良好泄漏電流全部流經(jīng)表計(jì)，雨天或溫差較大產(chǎn)生凝露時(shí)里面積水，草泥變潮濕絕緣下降，低于在線監(jiān)測儀的電阻，導(dǎo)致大部分電流直接經(jīng)避雷器底座進(jìn)入大地，使避雷器在線監(jiān)測儀在雨中或雨后失去監(jiān)測作用。

間接原因是制造廠家產(chǎn)品設(shè)計(jì)不合理，留下了鳥類筑巢的通道和空間。

7 結(jié)語

科學(xué)合理利用不停電檢測手段，提高了設(shè)備狀態(tài)把握的實(shí)時(shí)性和檢修的針對性，大幅度減少了設(shè)備停電次數(shù)，減少了設(shè)備過修、失修情況，是停電檢修、切實(shí)可行的最有效手段，可使電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)明顯減少，設(shè)備可靠性明顯提高，十分值得推廣應(yīng)用。

此次異常原因的查找過程中，若再增加底座瓷瓶絕緣電阻試驗(yàn)檢查會(huì)加快整個(gè)原因查找及處理過程，建議在今后的避雷器帶電檢測工作中增加底座瓷瓶絕緣電阻試驗(yàn)項(xiàng)目。

要避免同類避雷器再次發(fā)生上述異常，需對同廠家、同型號(hào)、同結(jié)構(gòu)的避雷器進(jìn)行排查，檢查是否有鳥類能進(jìn)入的通道，結(jié)合停電機(jī)會(huì)檢查內(nèi)部情況。加強(qiáng)巡視運(yùn)行年份較長的避雷器，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)查找原因。優(yōu)先選用制造工藝先進(jìn)和檢測手段成熟完善的生產(chǎn)廠家，嚴(yán)格出廠監(jiān)造管理，從設(shè)備設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、安裝源頭抓起。

[1]Q/GDW11 1403-2014金屬氧化物避雷器帶電檢測規(guī)程[S].北京：中國電力出版社，2014.

[2]DL/T 664-2008帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范[S].北京：中國電力出版社，2008.

[3]GB 11032-2010交流無間隙金屬氧化物避雷器[S].北京：中國電力出版社，2008.

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[5]Q/GDW11-252—2013-10502變電站運(yùn)維管理規(guī)范[S].北京：中國電力出版社，2013.

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（本文編輯：陸 瑩）

Cause Analysis and Treatment on Leakage Current Abnormality of 220 kV Metal Oxide Arrester

LUO Maojia1，2，QIAN Juezhen2，YU Jun2，ZHANG Jianhuan2，LIU Jiangming2
（1.1.School of Electrical&Electronic Engineering，NCEPU，Beijing 102206，China；2.State Grid Zhejiang Maintenance Branch Company，Hangzhou 311232，China）

The paper introduces an abnormality of lower leakage current of 220 kV zinc oxide arrester in rainy days.By comprehensive analysis of routine test data，live arrester testing data and equipment disassembling，it is detected that the lower leakage current of zinc oxide arrester results from breakover of leakage current through pedestal bypass.Aiming at the lower leakage current due to accumulated bird nests in pedestal porcelain insulators，the paper proposes to install protective screening.

220 kV；zinc oxide；arrester；leakage current；lower；cause analysis；treatment；live testing

TM862+.1

B

1007-1881（2017）02-0030-04

2016-11-30

羅茂嘉（1983），男，工程師，從事變電檢修及變電設(shè)備電氣試驗(yàn)工作。