于曉翔

（福建億力集團(tuán)有限公司，福建 福州 350001）

0 引言

金屬氧化物避雷器有優(yōu)異的伏安特性和保護(hù)性能，在電力系統(tǒng)中已得到廣泛應(yīng)用，但常因內(nèi)部受潮引發(fā)故障，根源多集中在避雷器橡膠外套老化、密封膠老化或內(nèi)部抽真空不徹底［1-8］等，而本文提出的避雷器內(nèi)部受潮案例為極罕見(jiàn)的基建安裝和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷共同導(dǎo)致，難以通過(guò)傳統(tǒng)技術(shù)發(fā)現(xiàn)，具有十分重要的參考意義。

現(xiàn)行的《國(guó)家電網(wǎng)有限公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》14.6.3.2規(guī)定：對(duì)運(yùn)行15年及以上的避雷器應(yīng)重點(diǎn)跟蹤泄漏電流的變化，停運(yùn)后應(yīng)重點(diǎn)檢查壓力釋放板是否有銹蝕或破損［9］。但實(shí)際案例表明，避雷器內(nèi)部故障發(fā)生最終環(huán)節(jié)多作用于防爆膜，僅檢查壓力釋放板無(wú)法準(zhǔn)確反映防爆膜的好壞，故在年檢過(guò)程中亟需運(yùn)用一種無(wú)損技術(shù)對(duì)防爆膜狀況進(jìn)行檢查。

2019年以來(lái)，福建省大規(guī)模推廣無(wú)線內(nèi)窺鏡技術(shù)用于防爆膜狀況檢查工作，使用過(guò)程中將內(nèi)窺鏡探頭從壓力釋放板處伸入避雷器內(nèi)部，通過(guò)WIFI將內(nèi)部圖像實(shí)時(shí)傳輸至手機(jī)，可直觀檢查防爆膜狀況的好壞，具有成本低、操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，并取得了顯著成果

1 隱患發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)

1.1 內(nèi)窺鏡檢查避雷器防爆膜情況

2020年4月13日，某500 kV變電站進(jìn)行220 kV某線路間隔年檢，試驗(yàn)人員在三相避雷器電氣試驗(yàn)數(shù)據(jù)合格后（數(shù)據(jù)如表1 所示），運(yùn)用內(nèi)窺鏡技術(shù)對(duì)避雷器防爆膜狀況進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)三相避雷器上節(jié)法蘭壓板均存在不同程度的銹蝕現(xiàn)象（如圖1所示）。

圖1 法蘭壓板銹蝕Fig.1 Corrosion of flange plate

表1 避雷器電氣試驗(yàn)數(shù)據(jù)Table 1 Electrical test data of lightning arrester

該避雷器為國(guó)內(nèi)某廠家生產(chǎn)，型號(hào)為：Y10W-204/532W，2008年7月出廠后至今，停電試驗(yàn)、帶電測(cè)試及在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均無(wú)異常。

1.2 開(kāi)蓋檢查情況

為確定避雷器內(nèi)部法蘭壓板銹蝕程度和防爆膜狀況，試驗(yàn)人員隨即對(duì)三相避雷器進(jìn)行了開(kāi)蓋檢查，發(fā)現(xiàn)存在以下問(wèn)題：

1）基建安裝不規(guī)范

該避雷器上接線蓋板為四螺栓絲孔規(guī)格，而連接的導(dǎo)線線夾為兩螺栓絲孔規(guī)格（如圖2 所示），基建階段在導(dǎo)線線夾加工過(guò)程中未按圖施工，導(dǎo)致上接線蓋板剩余的兩螺栓絲孔日常均處于敞開(kāi)狀態(tài)，雨水從中進(jìn)入避雷器內(nèi)部。

圖2 避雷器基建安裝不規(guī)范Fig.2 Non-standard installation of lightning arrester infrastructure

2）廠家結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理

打開(kāi)三相避雷器上接線蓋板后，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部法蘭壓板均存在不同的銹蝕（如圖3-圖5 所示），與內(nèi)窺鏡觀察圖像相符，其中A 相避雷器上節(jié)法蘭壓板銹蝕面積較大，B、C 相避雷器法蘭壓板部分銹蝕。三相避雷器防爆膜表面均存在鐵銹，同時(shí)C 相避雷器防爆膜處殘留有一定的積水。經(jīng)鏟除表面鐵銹后，確認(rèn)防爆膜暫未發(fā)生破裂。

圖3 A相避雷器內(nèi)部銹蝕情況Fig.3 Corrosion inside Phase A arrester

圖5 C相避雷器內(nèi)部銹蝕情況Fig.5 Corrosion inside Phase C arrester

2 過(guò)程推演及原因分析

2.1 過(guò)程推演

為推演隱患發(fā)展過(guò)程，現(xiàn)場(chǎng)選取其中一相避雷器清理銹蝕后進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，通過(guò)從避雷器上接線蓋板空余的螺栓絲孔處倒入一定數(shù)量的礦泉水，發(fā)現(xiàn)水流進(jìn)入避雷器內(nèi)部后，會(huì)在防爆膜所處凹槽處積水（與圖5中C相避雷器狀況相似）→積水高過(guò)該凹槽后向法蘭壓板表面發(fā)展→積水覆蓋法蘭壓板→通過(guò)排水孔排出部分積水→法蘭壓板表面殘余的水分導(dǎo)致銹蝕發(fā)展（與圖4中B相避雷器狀況相似）→銹蝕發(fā)展至防爆膜（與圖3 中A 相避雷器狀況相似），推演發(fā)展過(guò)程與經(jīng)排序后的圖5→圖4→圖3照片相吻合。

圖4 B相避雷器內(nèi)部銹蝕情況Fig.4 Corrosion inside Phase B arrester

2.2 原因分析

該避雷器與國(guó)內(nèi)某其他廠家生產(chǎn)的Y20W-420/950 型避雷器結(jié)構(gòu)進(jìn)行比對(duì)，發(fā)現(xiàn)二者存在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)差異，一是Y20W-420/950 型避雷器在防爆膜和法蘭壓板上方設(shè)有與其等徑的防雨罩（如圖6 所示），可阻擋上方滲入的雨水，問(wèn)題避雷器無(wú)防雨罩設(shè)計(jì)；二是Y20W-420/950 型避雷器防爆膜所在水平面高過(guò)法蘭壓板（如圖7所示），如滲入雨水會(huì)自然流向法蘭壓板，后經(jīng)排水孔排出，大幅降低銹蝕概率，問(wèn)題避雷器防爆膜處為凹槽設(shè)計(jì)，積水后會(huì)蔓延至法蘭壓板表面，促使銹蝕現(xiàn)象發(fā)生。

圖6 Y20W-420/950型避雷器法蘭壓板防雨罩Fig.6 Rain cover of flange plate of Y20W-420/950 arrester

圖7 Y20W-420/950型避雷器防爆膜Fig.7 Bursting diaphragm of Y20W-420/950 arrester

3 結(jié)論

本次發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的10W-204/532W型避雷器基建安裝不規(guī)范，線夾未按圖施工，導(dǎo)致避雷器內(nèi)部進(jìn)水隱患。同時(shí)該型號(hào)避雷器廠家結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，法蘭壓板和防爆膜上方未設(shè)計(jì)防雨封板，防爆膜水平面高度低于法蘭壓板，易形成積水凹槽，造成銹蝕隱患。

該型號(hào)避雷器防爆膜位于兩層法蘭壓板之間，一旦上壓板發(fā)生銹蝕后會(huì)膨脹變形，膨脹力作用于防爆膜上后，防爆膜受到一個(gè)向下的剪切力，當(dāng)形變足夠大時(shí)就會(huì)漲破防爆膜，使避雷器的密封被破壞，導(dǎo)致避雷器內(nèi)部受潮，絕緣強(qiáng)度迅速下降，從而發(fā)生內(nèi)部擊穿。

經(jīng)咨詢廠家，2013年后該廠避雷器的改型已在防爆膜表面使用一層鋁膜覆蓋，并使用防水膠封堵（如圖8所示），同時(shí)在防爆膜及法蘭壓板上方加裝了防雨罩（如圖9 所示），并對(duì)避雷器法蘭壓板材質(zhì)配方進(jìn)行調(diào)整，加強(qiáng)抗腐蝕性。

圖8 改進(jìn)型避雷器內(nèi)部結(jié)構(gòu)1Fig.8 Internal structure(1)of improved arrester

圖9 改進(jìn)型避雷器內(nèi)部結(jié)構(gòu)2Fig.9 Internal structure(2)of improved arrester

4 處理措施及建議

4.1 處理措施

對(duì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的避雷器現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了除銹處理，在上接線蓋板、法蘭壓板、防爆膜表面涂抹二硫化鉬，并在上接線蓋板四周和螺栓絲孔涂抹了防水材料（如圖10和圖11所示）。

圖10 處理后的避雷器1 Fig.10 The treated arrester(1)

圖11 處理后的避雷器2Fig.11 The treated arrester(2)

運(yùn)用無(wú)人機(jī)排查，發(fā)現(xiàn)該變電站同批次安裝的5個(gè)同廠家間隔避雷器均存在同類問(wèn)題，制定當(dāng)年停電計(jì)劃，在采取上述措施處理的基礎(chǔ)上，將原四孔接線蓋板更換為新設(shè)計(jì)的雙孔接線蓋板（如圖12所示），提升防水防潮性能，在運(yùn)期間加強(qiáng)設(shè)備帶電檢測(cè)及紅外測(cè)溫工作，次年對(duì)該型號(hào)避雷器統(tǒng)一進(jìn)行技改更換。

圖12 雙孔接線蓋板Fig.12 Double-hole wiring cover plate

4.2 建議

針對(duì)本次案例提出相關(guān)建議：

1）避雷器廠家在設(shè)計(jì)相關(guān)結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)充分考慮防爆膜及法蘭壓板進(jìn)水受潮的可能，設(shè)計(jì)多種措施防雨防潮；

2）現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收應(yīng)對(duì)關(guān)鍵的隱蔽環(huán)節(jié)拍照留檔，條件具備時(shí)使用無(wú)人機(jī)等新技術(shù)進(jìn)行輔助；

3）設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，加強(qiáng)在線監(jiān)測(cè)和帶電測(cè)試技術(shù)運(yùn)用，及時(shí)發(fā)現(xiàn)各類設(shè)備隱患；

4）設(shè)備年檢過(guò)程中，在執(zhí)行十八項(xiàng)反措的基礎(chǔ)上，推廣運(yùn)用內(nèi)窺鏡技術(shù)對(duì)避雷器防爆膜進(jìn)行檢查，同時(shí)搜集不同型號(hào)避雷器的內(nèi)部設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，杜絕相關(guān)隱患。