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金属氧化物避雷器发热缺陷检测及处理方案分析

作者:2018-02-08 11:03:49阅读:文章来源:

【摘 要】 金属氧化物避雷器存在发热缺陷会对电气设备安全运行造成严重影响,针对实际中遇到的一起110kv避雷器发热案例进行了试验和解体,分析了产生故障的原因和预防措施,为今后更好的开展避雷器故障检测和处理提供支撑。 
  【关键词】 氧化锌避雷器 发热 检测 维护措施 
  金属氧化物避雷器moa是目前变电站限制雷电侵入波过电压的主要设备,常用的无间隙氧化锌避雷器其阀片具有着高涌流能力和很好的非线性特征,有效保护电气设备避免因过电压而造成绝缘击穿。如果避雷器存在发热等缺陷将失去保护作用,造成设备损坏甚至变电站停电等事故,因此运行中必须对避雷器工作状态和性能进行检测。在利用红外线精确测温技术对某变电站110kv ii母线避雷器进行测试时,发现b相避雷器呈现出发热趋势,对此本文进行了深入分析。 
  1 避雷器热缺陷基本情况 
  110kv ii母线所采用的避雷器为yh10wz-100/200型无间隙氧化锌避雷器,内部由氧化锌阀片串联叠装而成直接承受电网运行电压,正常情况下氧化锌阀片具有较高的涌流能力和非线性特征,绝缘外套由硅橡胶和高强度环氧玻璃纤维套管制成。该避雷器户外配置,常年经受雨雪、污秽及温度变化的影响,运行环境较为恶劣,试验人员8月27日在红外精确测温时发现b相避雷器中上部存在发热,最高温度达34.9℃,下部温度29.6℃,单节温差较大,并对3相避雷器进行了带电测试:a相全电流0.607ma、阻性电流峰值0.094ma,b相全电流0.709ma、阻性电流峰值0.111ma,c相全电流0.613ma、阻性电流峰值0.097ma。wWw.11665.cOM 
  停电后将故障避雷器拆除并剥离复合外套,对整体氧化锌阀片进行了直流试验,剥除复合外套后0.75倍u1ma的泄漏电流值由原来的204ua下降到150ua,但是仍超出50ua的状态检修试验规程标准。 
  2 发热缺陷原因分析 
  2.1 解体查看 
  将氧化锌阀片外的环氧树脂外包壳分节切割和拆除,并注意了内部结构的保护。解体后发现氧化锌阀片外绝缘层皮存在鼓胀现象,可见抽真空时可能存在密封不严。剥开外绝缘皮,发现氧化锌阀片从上至下的四分之三区域存在白色粉末物体,并且只是分布在一侧,并没有散布在整体外表面,由红外图谱与氧化锌阀片可见光照片对比可以看出,发热阀片范围和白色粉状物分布范围存在一致的对应关系,均是自高压端至下的三分之二,并且红外图谱显示避雷器在某一侧温度是最高的36.4℃,其他侧面温度相对较低2~3℃。 
  2.2 发热原因分析 
  造成金属氧化物避雷器泄漏电流和阻性电流异常通常有以下几个方面原因。 
  (1)避雷器内部受潮。密封不良如运输过程中橡胶绝缘外套受损出现了一些细微的裂纹、密封胶圈永久性压缩变形等使潮气侵入阀片;由于环境温度冷热交替,避雷器内空气膨胀收缩的呼吸作用,使可能存在的微小漏孔逐步扩大,形成潮气进入通道。当氧化锌阀片受潮,运行中会造成泄漏电流增大,严重时可能出现沿阀片柱表面和绝缘套内壁表面的放电,甚至引起爆炸。 
  (2)阀片本身老化引起故障。由于氧化锌阀片直接接入电网电压,长期在工频或谐振过电压作用下避雷器绝缘性能会不断劣化,当泄漏电流流过阀片时其中有功分量将使阀片本身发热,造成其伏安特性变化,长期发热导致温升的后果是加速老化,陷入恶循环,直至发生热击穿。 
  (3)环境污秽影响引起的避雷器损坏。当环境污秽及在高温环境下,极易造成避雷器电场分布不均,在避雷器上部靠近法兰处电流很大更易引起老化。根据以往运检记录可知,避雷器故障大多发生在夏季高温污秽地区。而且,当避雷器绝缘外套存在污秽在雨雪作用时,避雷器内外电位不同,使得阀片与绝缘外套间产生一个径向电位差,可能造成局部放电。 
  (4)避雷器发生热击穿。当避雷器发热功率比散热功率大时,热量的积蓄可使阀片温度升高甚至使绝缘外套热击穿。发热功率由通过阀片电流的有功分量决定,因此监测总电流中有功部分可以知道发热功率的变化;而散热功率取决于环境温度、周围介质和避雷器结构尺寸等因素。 
  该避雷器解剖后中上部氧化锌阀片表面存在的白色粉末状物质应是阀片进水受潮后发热产生的遗留物,受潮造成避雷器绝缘水平下降,使泄漏电流增大;当内部不能保持足够干燥时加速阀片老化,在中上部每节阀片的压接处,发现有金属锈蚀痕迹,而底部阀片节间仍保持光亮,说明避雷器中上部阀片发生

 

一定程度氧化。 
  3 处理和维护措施 
  针对金属氧化物避雷器存在的发热缺陷原因,结合国内外近年来运行经验,做好防范措施: 
  (1)在选择避雷器时,其氧化锌阀片的设计、选材及装配过程的密封、检漏非常重要,特别是高阻层的致密性、耐潮性和绝缘性能关乎着运行过程中性能的稳定,把好导致避雷器热缺陷的第一关。 
  (2)日常运行中要加强定期巡视和红外线精确测温,特别是雷雨季节前后和易发生故障位置,及早发现可能存在的避雷器热点,根据输变电设备状态检修试验规程做好相关测试工作,认真分析直流电流1ma时的参考电压值u1ma、75%u1ma时的泄漏电流等指标的变化情况,如果条件允许最好进行交流电流1ma时的参考电压等项目诊断性检测。 
  (3)要做好避雷器的防污措施,如定期进行清扫或涂抹防污闪rtv,避免因绝缘外套污秽而造成散热不良和电场分布不均匀。 
  (4)完善检测记录,对运行中的全部避雷器分别建立技术档案,将交接试验、定期测试报告、红外精确测温图谱以及在线监测仪的运行记录都要入档,并与历史数据进行比较做好分析工作,加强全寿命周期管理。 
  4 结语 
  氧化锌避雷器发热缺陷对设备和电网安全运行有着较大的影响,根据多年运行记录和国内外相关资料,氧化锌避雷器故障原因通常有受潮、阀片老化、污闪、雷电和谐振过电压等,但还有部分情况原因不明,需要在今后的实际运行中加强检测分析、不断总结,降低避雷器发热的故障率,一方面要严格执行技术标准做好测试工作,还要在运行中积极引入各种先进检测手段,避免避雷器热缺陷造成变电站停电甚至事故扩大的情况发生。 

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