吳美萱

（國網(wǎng)遼寧省電力有限公司超高壓分公司，沈陽 110000）

0 引言

氧化鋅避雷器因其優(yōu)異的保護(hù)性能，是保護(hù)電力設(shè)備免遭雷電過電壓和操作過電壓破壞的重要電力設(shè)備，對提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性具有重要意義，因此被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中。但若氧化鋅避雷器存在內(nèi)部受潮、老化、臟污等情況，將會導(dǎo)致其性能劣化［1］，嚴(yán)重時甚至?xí)l(fā)生爆炸或?qū)Φ囟搪肥鹿?，因此對氧化鋅避雷器的運(yùn)行維護(hù)尤為重要［2］。避雷器常規(guī)的例行檢驗(yàn)數(shù)據(jù)能有效反映避雷器的性能指標(biāo)，但須停電后進(jìn)行試驗(yàn)，不但影響電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性，而且工序較為復(fù)雜。近年來隨著避雷器在線監(jiān)測和帶電檢測技術(shù)的不斷完善，為快速、準(zhǔn)確、有效地判斷避雷器運(yùn)行工況帶來了便捷［3］。本文針對某220 k V氧化鋅避雷器泄漏電流偏高的異常情況，綜合分析阻性電流測試并對避雷器進(jìn)行紅外精確測溫，結(jié)合相關(guān)試驗(yàn)，查找出了異常原因且進(jìn)行有效處理。

1 事件簡介

在某公司變電站特殊巡視檢查期間，運(yùn)行維護(hù)人員發(fā)現(xiàn)某500 k V變電站220 k V某線避雷器泄漏電流異常，立即申請停電進(jìn)行更換工作。經(jīng)返廠解體發(fā)現(xiàn)密封板與防爆板之間密封膠圈密封不嚴(yán)，由此造成內(nèi)部絕緣受潮。

2021年6月24日，運(yùn)行人員開展避雷器泄漏電流特殊巡視，巡視發(fā)現(xiàn)220 k V某線避雷器B相泄漏電流偏大，達(dá)到2.7 m A（6月6日巡視記錄顯示220 k V某線泄漏電流為0.4 m A），A、C相泄漏電流分別為0.4、0.5 m A。運(yùn)行人員通知相關(guān)試驗(yàn)人員進(jìn)行了阻性電流測試，測試結(jié)果表明，該相避雷器泄漏電流及阻性電流確實(shí)增大，數(shù)據(jù)見表1。表1中D1、D2分別為全電流偏差值、阻性電流偏差值；I1、I2、I3、I4分別為泄漏電流、全電流、阻性電流、阻性電流初值；A為角度。

表1 阻性電流測試相關(guān)數(shù)據(jù)

依據(jù)Q／GDW 1168—2013《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定，全電流應(yīng)不大于20%，阻性電流超過50%要加強(qiáng)監(jiān)視，大于1倍則停電檢查。

6月25日進(jìn)行了紅外精確測溫，測溫顯示B相與其他兩相溫差達(dá)到5.91 K，屬于電壓制熱型缺陷。依據(jù)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL／T 664—2016《帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》，溫差大于0.5～1 K，判斷為內(nèi)部異常受潮或老化［4］。

發(fā)現(xiàn)缺陷的避雷器型號為Y10W1-204／532W，出廠日期為2014年10月，絕緣方式為外絕緣，絕緣材料為瓷質(zhì)絕緣子。

2 故障原因分析

根據(jù)阻性電流帶電測試發(fā)現(xiàn)，該線避雷器泄漏電流B相異常，其泄漏電流偏差值達(dá)到了364%，阻性電流偏差值106%，表明設(shè)備內(nèi)部絕緣異常，結(jié)合變電站所處天氣環(huán)境，近期雨水天氣頻繁，因此設(shè)備可能存在受潮問題。根據(jù)精確紅外測溫結(jié)果，于6月26日停電后進(jìn)行例行試驗(yàn)（絕緣電阻測量），試驗(yàn)過程中，分別對A、B、C相避雷器支持瓷質(zhì)絕緣子柱上、下部進(jìn)行測試，測試數(shù)據(jù)見表2。表2中U1mA為直流1 m A電壓，U0為電壓初始值，ΔU為電壓偏差。在對B相避雷器支持瓷質(zhì)絕緣子柱上部進(jìn)行絕緣電阻測試時，當(dāng)電壓加壓至1 k V時，泄漏電流即超過1 m A。

表2 絕緣電阻測試結(jié)果

根據(jù)《國家電網(wǎng)有限公司避雷器絕緣電阻測試作業(yè)指導(dǎo)書》要求：絕緣電阻不低于5 000 MΩ，U1mA與初值差相比不大于±5%，75%U1mA下泄漏電流應(yīng)不大于50μA。在測試B相過程中，絕緣電阻測試結(jié)果為2.66 MΩ。通過絕緣電阻及直流1 m A試驗(yàn)結(jié)果表明，B相上節(jié)絕緣受潮或老化，運(yùn)行期間上節(jié)瓷柱絕緣子偏低，通過分壓運(yùn)行電壓大部分加到下節(jié)，造成下節(jié)瓷柱絕緣子運(yùn)行電壓過高，泄漏電流過大，電阻閥片溫度偏高。

3 解體情況分析

3.1 本體解體結(jié)果

將該線路避雷器B相進(jìn)行返廠解體檢查。發(fā)現(xiàn)本體上部與密封板接觸面銹蝕嚴(yán)重，內(nèi)部芯柱外表面存在一層水珠，芯柱整體已經(jīng)全部受潮，下密封板與本體結(jié)合部位未發(fā)現(xiàn)銹蝕，初步確定潮氣從上法蘭深入。

檢查本體內(nèi)部芯柱及電阻片，電阻片柱完整，明顯可見表面布滿水珠。將電阻片從上至下全部取下，一共30片，逐片檢查，發(fā)現(xiàn)電阻片外觀全部完好。電阻片放進(jìn)烘箱烘干后對電阻片進(jìn)行直流測試U1mA電壓，數(shù)據(jù)值在5.12～5.56 k V，無異常；0.75U1mA泄漏電流試驗(yàn)，數(shù)據(jù)值在15～21μA，無異常。

3.2 對密封板解體進(jìn)行分析

通過對瓷質(zhì)絕緣子法蘭結(jié)構(gòu)分析，其密封結(jié)構(gòu)有密封圈、密封板、水泥膠裝等部件。在進(jìn)行解體前，其各部分結(jié)構(gòu)都有可能造成絕緣不良現(xiàn)象，法蘭結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 絕緣子支柱法蘭

圖2為密封板銹蝕情況，可以看出避雷器本體上部與法蘭接觸面可見明顯的銹蝕痕跡，疑似潮氣從銹蝕的螺栓處進(jìn)入內(nèi)部，密封墊長期受潮硬化失效后，導(dǎo)致潮氣進(jìn)入本體內(nèi)部，鐵瓷結(jié)合部位的水泥長期浸在水中碳化成粉末狀態(tài)，可能影響密封。

圖2 密封板銹蝕情況

圖3為上部密封板密封膠圈變形情況。對上部密封板進(jìn)行拆卸檢查發(fā)現(xiàn)密封板與防爆板的密封膠圈位置過偏，壓到了凹槽外部，存在密封不嚴(yán)，潮氣會從此處進(jìn)入本體內(nèi)部。

圖3 上部密封板密封膠圈變形情況

4 原因分析

經(jīng)拆卸檢查發(fā)現(xiàn)造成避雷器絕緣不良缺陷可能有兩種情況，一種是本體與密封板結(jié)合部位密封不嚴(yán)，另一種是上部密封板與防爆板之間的密封墊密封不嚴(yán)。由于密封板和防爆板已經(jīng)拆卸，原密封條件不可恢復(fù)，所以采用排除法分析本體與密封板的接觸面密封問題。

通過將上節(jié)解體下來的密封板、密封板與瓷件端面密封圈、瓷件按裝配要求重新裝配到一起，最上端蓋上密封工裝蓋板，對避雷器抽真空，用氦質(zhì)譜檢漏儀進(jìn)行漏氣檢測。檢測結(jié)果顯示，避雷器的漏氣率為6.2×10－10Pa·L／s，符合標(biāo)準(zhǔn)JBT 7618—2011《避雷器密封試驗(yàn)》規(guī)定的漏氣率小于6.65×10－5Pa·L／s的要求，證明該處密封良好。

對于瓷端面水泥粉化現(xiàn)象，經(jīng)研究分析，判定是水泥經(jīng)長期凍融作用，遇到酸雨或者紫外線照射作用產(chǎn)生的現(xiàn)象，由于水泥膠裝處在密封圈外，因此對避雷器的密封不會造成影響（密封試驗(yàn)結(jié)果可以驗(yàn)證）。

密封板及螺栓銹蝕情況，密封板銹蝕嚴(yán)重的地方恰好是密封圈受力較大附近的位置。這個位置對應(yīng)在法蘭的排水口處，該處螺栓鍍鋅層受損，長期與雨水和空氣作用，導(dǎo)致銹蝕。由于螺栓也處于密封圈外，所以對密封也不會造成影響。

根據(jù)避雷器解體情況，結(jié)合避雷器的結(jié)構(gòu)、實(shí)際裝配工藝，上節(jié)避雷器受潮原因?yàn)槊芊獍迮c放壓板之間的密封圈受力不均勻，導(dǎo)致局部密封不良，在空氣濕度大的時候由于呼吸作用，潮氣逐漸從密封不良處侵入避雷器內(nèi)部。具體原因?yàn)楸芾灼餮b配工藝問題，正確的裝配工藝流程如下。

1）裝配過程中應(yīng)檢查上密封板兩面的密封槽有無劃痕，密封槽深度是否符合圖紙要求，然后底面向上平放在工作臺，密封槽內(nèi)均勻地涂上HT-906有機(jī)硅粘接密封膠，把密封圈仔細(xì)地壓入密封槽內(nèi)粘牢（放之前再次檢驗(yàn)密封圈）。

2）將粘好密封膠圈的密封板倒過來安裝在避雷器瓷套上。

3）將密封板另一面的密封槽均勻地涂上HT-906有機(jī)硅粘接密封膠，把密封圈仔細(xì)地壓入密封槽內(nèi)粘牢（放之前再次檢驗(yàn)密封圈）。

4）然后放上清理干凈的放壓板。

5）最后安裝上放壓板蓋板。

5 結(jié)論

針對此次避雷器泄漏電流異常進(jìn)行原因查找，首先，對避雷器故障相阻性電流分析，并對避雷器進(jìn)行紅外精確測溫，再結(jié)合相關(guān)試驗(yàn)，找出了氧化鋅避雷器泄漏電流偏高的原因?yàn)樯喜看商酌芊饽z圈密封不嚴(yán)及長時間受到雨水銹蝕，造成避雷器絕緣不良。為了避免同類避雷器再次發(fā)生上述異常，須對同廠家、同型號、同結(jié)構(gòu)的避雷器進(jìn)行全面排查，檢查避雷器底部瓷套螺栓是否存在銹蝕和避雷器裝配工藝過程檢驗(yàn)的情況，結(jié)合設(shè)備停電時進(jìn)行密封膠圈與瓷套螺栓更換工作。同時加強(qiáng)巡視運(yùn)行年份較長的避雷器，發(fā)現(xiàn)問題及時查找原因并進(jìn)行處理。