高電壓等級MOA的事故原因分析

李浩++汪壘++易靜

摘 要：近年來MOA（金屬氧化物避雷器，本文特指氧化鋅避雷器）以其具有保護性能好、無工頻續流、可以帶電測試等優良性能而廣泛地應用于電力系統，作為其過電壓的防護設備。但是，隨著MOA的大量推廣應用，它所發生的事故也在逐年上升，多次出現預試時MOA的各項參數都沒有超標，投入運行后不久，卻發生了爆炸事故。且這些事故大多發生在氣溫較高、天氣晴朗、系統沒有任何操作的情況下，給電力系統帶來了很大危害。這是什么原因造成的？如何才能準確有效地預防MOA的這種突發性事故，國內外都進行了大量深入地研究和分析，但到目前為止仍沒有很好的解決方法。本文也是為解決這一問題進行的一種理論分析和探討。

關鍵詞：帶電測試 防護設備 無工頻續流

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）09（a）-0106-01

1 MOA的內部結構

MOA的主要組成部分是用MOR（氧化鋅避雷器閥片稱為MOR）疊裝起來再固定后，裝入瓷套內或復合絕緣子套內。不同電壓等級的MOA所疊加的MOR的數量不同，電壓等級越高，所用MOR的數量越多。整只氧化鋅避雷器的MOR柱稱為芯組，它一般是用環氧樹脂桿緊固。緊固后的芯組裝入環氧樹脂絕緣筒內，然后再裝入瓷套內，上下緊固、抽取真空后，充以純凈干燥的氮氣，MOA的基本結構。

2 MOA的損壞原因

根據對MOR的加速老化試驗及其理論計算，得出MOA的壽命多達100年。目前已可靠運行十多年的MOA也是比較多的。但是，近年來MOA所發生的事故以及退出運行的也在逐年增多。是什么原因導致MOA在運行中發生損壞呢？一般可以認為有以下幾種因素。

2.1 MOA的電位梯度分布不均勻

運行中的MOA在各種分布電容的作用下，它的電位梯度的分布是不均勻的，而MOA在運行過程中經常承受系統的相電壓，從而使MOA的芯組中最上面的幾片MOR經常承受的電壓較高，流過的電流較大。由于這種因素芯組中上面的幾片MOR 容易劣化。如果上部MOR劣化后，與之相臨的下面幾片MOR也在同樣的道理下造成劣化，最終導致整只MOA徹底損壞。從國外進口的MOA已發現有多相110 kV及以上的產品是由這種原因導致的事故，而國產的到目前為止還很少發現。

2.2 MOR自身劣化造成的整只MOA損壞

MOR是由氧化鋅和其它微量化合物經混合、造粒、成型、高溫燒結而成。它的伏安特性曲線。當它兩端電壓升高時，流過它的電流呈非線性增大；電壓降低時，流過它的電流呈非線性減小。正是由于它具有這種優良的非線性，才能夠達到在電力系統中限制過電壓的目的。

2.3 MOA漏氣造成的損壞

MOA是靠它的上下法蘭盤加密封墊用螺絲緊固后進行密封的。這種結構有可能在制造過程中螺絲的緊固程度不均勻或因密封孔密封不嚴等因素造成的漏氣；另外還有因為密封橡膠墊在長期室外運行后，橡膠墊自身經受較為惡劣的自然條件后老化失去彈性產生漏氣。MOA漏氣后就會在氣溫較高時呼出氣體，而在氣溫較低時吸入氣體。正是由于這種呼吸作用使得空氣中的水分和塵埃進入了MOA的腔體內部。

那么為什么在MOA腔體內進入一定量的潮濕氣體和塵埃后，用帶電測試和在線全電流表，甚至是直流預試都不能準確、及時地發現有缺陷的MOA呢？MOA的事故又為什么多發生在天氣晴朗、氣溫較高的中午或午后，且系統多無操作的情況下呢？

由于MOA只有在溫度較低的夜晚和雨天才能吸氣，因而會將空氣中的水分和塵埃帶入MOA的腔體內部。進入腔體中的水分會在重力的作用下沉集于腔體的底部， 也有少部分的水分會結露于MOA內部的環氧樹脂絕緣桿、絕緣筒及瓷套內表面上，而進入的灰塵則會在強電場的作用下聚積在MOA的上部電極附近，因此MOA的上電極表面就會首先產生放電，當水分和灰塵的濃度還不足夠大時，放電會使電極附近的灰塵干燥，水分蒸發并沉積于MOA的底部，從而阻止了放電橋路的形成和放電量的進一步增大。通過這種長期的呼吸作用，就會使外界的水分和灰塵大量的進入MOA的內部。

在氣溫較低時，MOA腔體內部的水分多是液體且沉積于低部的，腔體內部的濕度不會很大，因此MOA的全電流和阻性電流都不會增加太多，所以通過帶電測試、在線全電流測試和直流預試都是很難發現問題的。當氣溫升高后沉積于底部的大量水分氣化形成水蒸氣并結露于絕緣桿、絕緣筒及瓷套的內表面，這時放電干燥和結露是一個互相可逆的動態過程。只有在能夠形成放電通道這一臨界點前，流過MOA的全電流和阻性電流才會有明顯的增大，直流1mA電壓才會有明顯的降低，若這時進行預試才能夠發現缺陷。這就是預試時MOA的各項參數都合格，可是在投入運行后時間不長就突然發生爆炸事故的原因。

通過解剖多相發生爆炸事故后的MOA，發現絕大多數都能夠找到放電通道，放電通道多半集中于環氧樹脂絕緣筒和固定MOR的環氧樹脂絕緣桿上，僅有少數放電通道是在MOA瓷套內壁上，放電通道極少出現在MOR芯組的外表面上。有的MOA的底部仍存有大量的水，最多的一只多達半公斤。這些事實足以證明本論點的正確。通過對它們的解剖還發現，爆炸后的MOA下部的MOR基本上都沒有損壞，甚至是MOA最上部的MOR也僅是電極和它的邊緣涂敷材料被燒毀，但擊穿的極少，且它的性能基本上是沒有發生變化的，因此說MOA受潮后MOR的性能變差，才導致MOA爆炸的說法是不科學的。

3 結論

通過對MOA的事故原因分析可知，投入運行的MOA損壞的大部分原因都是首先產生局部放電，所以僅通過測量它的全電流和阻性電流及每年一次的直流預試是不夠的，還需要增加對MOA的局部放電的測試，最好能夠開發出MOA在線局放測試儀，才能比較好地預防MOA發生爆炸事故。endprint