配電型氧化鋅避雷器的故障分析及處理

易文勝

(中電投重慶分公司(中電遠達),重慶 401122)

配電型氧化鋅避雷器的故障分析及處理

易文勝

(中電投重慶分公司(中電遠達),重慶 401122)

火力發電廠配備大量的高壓電機及設備,為防止由于操作過電壓引起設備損壞,一般在高壓設備電源側安裝避雷器。由于避雷器安裝在高壓設備電源側,一旦避雷器自身出現故障,不僅會影響設備運行,甚至影響到6KV整段母線的正常運行,造成故障擴大和檢修范圍擴大,所以避雷器的保護特性對設備安全異常重要。現場對氧化鋅避雷器的保護特性的監控主要是停運時進行預防性試驗,試驗項目包括絕緣和直流泄漏電流檢查,這種檢查相對靜態,能夠發現已經存在問題的避雷器,但沒有避雷器運行期間的泄漏電流的監控,無法防止避雷器在運行期間出現故障后對系統的影響。避雷器安裝在配電盤內電纜間隔內,由于配電間與室外相連,冬季環境較低,在極端情況下出現盤柜電纜室結露,引起避雷器潮濕,避雷器器絕緣下降,在工頻運行電壓下發生短路故障,造成機組停運。本文重點就如何防范避雷器在運行受潮并提出防范措施。

氧化鋅避雷器 絕緣 耐壓 擊穿 泄漏電流

1 引言

為有效保證電氣設備在操作過壓情況不受損壞,火電廠在電氣設備進線端的高壓盤柜內配備氧化鋅避雷器,應該說對電氣設備起到很好的保護效果。近些年復合硅橡膠技術的發展,避雷器外絕緣普遍采用這種材質,性能明顯好于傳統的瓷瓶避雷器。本文旨在分析一起特殊故障實例,探討避雷器的密封性對避雷器絕緣的影響。

2 避雷器設備

某火力發電廠6kv采用的過電壓吸收裝置型號為HY3B-M-8/1,標稱放電電流為3KA,額定電壓為8KV,標稱電流下殘壓為1KV。這是有機復合外套無間隙金屬氧化鋅避雷器,采用通流能力較強的氧化鋅非線性電阻片疊加組裝,密封于外套腔內,無任何放電間隙。在正常持續運行電壓狀態下,避雷器不動作,呈高阻狀態。當大氣過電壓或操作過電壓的幅值超過一定范圍時,避雷器導通。由于氧化鋅電阻片優良的非線性伏安特性,導通后其兩端的殘壓被抑制在被保護設備的絕緣安全值以下,從而使電氣設備受到保護。氧化鋅電阻片通流容量大,保護殘壓低,電壓響應迅速,是近十余年興起的高性能新型限壓元件。優點:由于采用硅橡膠外套,從根本上消除了瓷套式避雷器可能存在的外瓷套爆裂現象,并提高了防潮、耐污、抗老化、散熱等性能,同時體積小重量輕,免于維修。缺點:在避雷器出線端存在封閉不嚴的隱患,檢修試驗時的提拉容易引起避雷器出線端密封松動;無泄露電流指示裝置,不利于運行人員監視。

3 故障原因

電廠6kvPC段送風機開關柜在運行時速斷保護動作跳閘,經檢查發現開關柜電纜室內避雷器引線短路接地燒損。C相避雷器在運行中壓敏電阻發生劣變,在運行電壓下動作,導致C相避雷器接地,產生的大電流熔斷C相避雷器引線,產弧熔斷相鄰A、B相避雷器引線,電弧引起的氣浪沖擊開關柜后盤門及泄壓頂蓋,引起盤門及頂蓋變形,同時開關柜綜合保護裝置檢測到C相接地電流,速斷保護動作使送風機跳閘。

表1

圖1

4 故障分析

故障后調閱6KV電氣監控系統,母線電壓正常,母線線電壓為6．3KV,電壓曲線波動范圍在5%以內;設備開關在運行狀態,沒有啟停操作,不存在操作過電壓。調閱避雷器最近一次高壓預試試驗報告:主要開展了絕緣檢查和U1mA及0．75U1mA直流耐壓檢查。

檢查數據:(見表1)。

0．75U1mA試驗電壓一般比實際運行相電壓(峰值)要高些,這樣就很好模擬了實際運行下的泄露電流情況,要求≤50uA。

從圖1可以看出,U1mA是反應避雷器是否受潮的一個拐點,一般避雷器受潮需要一個過程,所以監視運行工頻電壓下的泄漏電流對避雷器異常重要。本故障實際就是避雷器在運行時,由于盤柜電纜室內有潮氣,加上避雷器出線端部密封受損,疊加因數造成避雷器受潮,避雷器受潮后最直觀的反應是泄漏電流增加,長時間熱效應累計,最后造成引線絕緣燒損短路。

5 措施建議

(1)電氣配電間在設計時,既要考慮通風性又要兼顧防止盤柜受潮。將現配電室下通風口改為濾網加隔離板,在夏季需要降溫時拉開隔離板通風,冬季拉上隔離板,防止外面冷空氣進入室內,保證配電室干燥,防止盤柜結露。(2)將現有避雷器改為帶有在線監視泄漏電流型,便于運行人員發現避雷器隱患,為采取措施爭取時間。(3)根據對避雷器運行期間泄漏電流的分析,有重點地先檢查其密封性,將其侵泡在溫水中24小時,擦拭干凈后檢查絕緣。(4)目前火電廠6KV開關普遍采用真空斷路器,開關的滅弧能力和同期都較好,這已經限制了操作過電壓的發生,所以無間隙避雷器的電阻片的劣化大大減輕。建議金屬氧化鋅避雷器高壓預試周期由每年雷雨季節前調整為2-3年一次,使用5年以后可根據運行時泄漏電流的增加,縮短預試周期,這樣可減少避雷器頻繁拆卸和提拉引線對出線密封的破壞,同時減少現場勞動強度。

6 結語

配電型避雷器在電廠使用廣泛,數量較大,對保護電氣設備異常重要。同時配電型避雷器往往與出線電纜、保護CT安裝在一個間隔內,它本身的劣化后的短路將對設備安全運行帶來擴大的影響。所以我們要通過運行監視加預防試驗來發現避雷器的劣化規律,及時采取措施,防止事故擴大。

[1]交流電力系統金屬氧化鋅避雷器使用導則.DL/T804-2002.

[2]電力設備預防性試驗規程.DL/T 596-1996.

[3]董振亞.電力系統的過電壓保護[M].中國電力出版社,1997.62.