六鰲風(fēng)電場(chǎng)35kV架空線路氧化鋅避雷器損壞原因分析及對(duì)策

摘 要：六鰲風(fēng)電場(chǎng)損壞的氧化鋅避雷器安裝地點(diǎn)瀕臨海洋，受含鹽霧的長(zhǎng)期侵襲，氧化鋅避雷器表面附著著間斷不均勻且導(dǎo)電性能較強(qiáng)的鹽污，尤其在空氣潮濕的條件下，氧化鋅避雷器電位分布發(fā)生改變呈不均勻分布，造成氧化鋅避雷器表面及上下法蘭處發(fā)生爬電放電。氧化鋅避雷器上下密封法蘭處長(zhǎng)時(shí)的爬電放電，可將密封法蘭內(nèi)密封膠逐步電蝕，形成明顯的爬電通道。含鹽海潮沿爬電通道侵入氧化鋅避雷器上下法蘭處的密封膠內(nèi)。海潮中的鈉和氯離子在電場(chǎng)的作用下可透過(guò)密封膠析入氧化鋅避雷器內(nèi)部并在氧化鋅避雷器腔體內(nèi)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)氧化鋅避雷器不帶電時(shí)，運(yùn)動(dòng)的Na和Cl離子再結(jié)合成鹽附著于芯體表面，使氧化鋅避雷器芯體絕緣降低或失效，造成氧化鋅避雷器泄露電流超標(biāo)。

關(guān)鍵詞：架空線路；氧化鋅避雷器；泄露電流

1 概述

六螯風(fēng)電二、三期輸電方式由G、H、I、J、K五條35kV架空線送110kV升壓站。35kV架空線上均采用氧化鋅避雷器，其型號(hào)：YH5WZ-51/127W，生產(chǎn)廠主要為：南陽(yáng)金冠電氣有限公司，氧化鋅避雷器總數(shù)156只。2014年35kV架空線路氧化鋅避雷器泄露電流試驗(yàn)不合格53只，損壞率達(dá)到33.97%；2015年35kV架空線路氧化鋅避雷器泄露電流試驗(yàn)不合格42只，損壞率為26.92%。

2 損壞氧化鋅避雷器試驗(yàn)測(cè)試

六鰲風(fēng)電場(chǎng)隨機(jī)選取8只泄露電流不合格的氧化鋅避雷器委托福建電科院進(jìn)行了絕緣電阻測(cè)試、直流1mA參考電壓及U0.75%下泄漏電流測(cè)試。隨機(jī)挑選了2只氧化鋅避雷器進(jìn)行密封試驗(yàn)（浸泡法）。

試驗(yàn)結(jié)果表明，該批氧化鋅避雷器確已全部損壞。從測(cè)試數(shù)據(jù)看，氧化鋅避雷器存在內(nèi)部受潮現(xiàn)象。為進(jìn)一步檢查其內(nèi)部受潮情況，選取了其中3支氧化鋅避雷器進(jìn)行解體分析。3支氧化鋅避雷器的產(chǎn)品編號(hào)分別為：44036J、44086J、44095J，解體發(fā)現(xiàn)3支氧化鋅避雷器內(nèi)部均有不同程度的受潮跡象，如圖1-圖8所示。

對(duì)解體后的氧化鋅避雷器閥片、熱縮套及絕緣套筒等進(jìn)行絕緣電阻測(cè)試，測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)：3支氧化鋅避雷器的閥片熱縮套的絕緣電阻值分別僅有3.9MΩ，4.8MΩ和22.7MΩ。而閥片、絕緣套筒的絕緣電阻均良好，單個(gè)閥片的絕緣電阻值約為2-3GΩ，說(shuō)明受潮部位主要在閥片熱縮套處。內(nèi)部閥片未出現(xiàn)異常，可排除應(yīng)用環(huán)境下電壓應(yīng)力的影響。

3 氧化鋅避雷器泄露電流超標(biāo)原因分析

六鰲風(fēng)電場(chǎng)35kV架空線路氧化鋅避雷器泄露電流超標(biāo)，與當(dāng)?shù)氐柠}霧、風(fēng)速、濕度、溫度等自然環(huán)境過(guò)于惡劣有關(guān)。

3.1 當(dāng)?shù)佧}霧對(duì)氧化鋅避雷器硅橡膠及上下法蘭的腐蝕嚴(yán)重

我國(guó)氣象環(huán)境監(jiān)測(cè)中心針對(duì)我國(guó)沿海地區(qū)劃分污穢登記的距離為5～10km，六鰲輸電線路及氧化鋅避雷器所安裝位置均屬于鹽霧地區(qū)內(nèi)，實(shí)際已經(jīng)超越達(dá)到四級(jí)甚至更嚴(yán)重。鹽霧指懸浮在大氣中的氣溶液狀的Na2O粒子。它的形成主要是因?yàn)轱L(fēng)引起海面擾動(dòng)和漲、落潮時(shí)，海水相互間的沖擊和海浪拍擊海岸，致使很多海浪粒子拖入空中，水分發(fā)蒸后，留下一些極小的鹽粒，在大氣團(tuán)的平流和紊流交換作用下，這些鹽粒在空氣中散開(kāi)來(lái)，并隨風(fēng)流動(dòng)形成沿海地區(qū)鹽霧。鹽霧對(duì)電氣設(shè)備的危害程度主要與沉積在電氣設(shè)備表面鹽粒的多少有關(guān)，沉積又與鹽霧含量、有無(wú)阻隔物、近海或遠(yuǎn)海等諸多因素有關(guān)，其中影響最大的是阻隔物。現(xiàn)場(chǎng)檢查氧化鋅避雷器安裝所在位置處，氧化鋅避雷器上下法蘭、硅橡膠傘裙上已經(jīng)被鹽霧腐蝕（如圖9所示），傘裙上有明顯沉積層，如長(zhǎng)期積累和沉淀（如圖10所示）將導(dǎo)致在強(qiáng)電場(chǎng)作用下，硅橡膠傘裙上的沉積物被電離，形成導(dǎo)電性薄膜，產(chǎn)生電暈放電嚴(yán)重的將被擊穿，輕的泄露電流偏大。

3.2 風(fēng)力引起導(dǎo)線擺動(dòng)引起的震動(dòng)導(dǎo)致氧化鋅避雷器的法蘭松動(dòng)

南陽(yáng)金冠電氣公司產(chǎn)品抗風(fēng)能力36m/s為12級(jí)風(fēng)力，漳州每年至少3-5個(gè)臺(tái)風(fēng)登陸，風(fēng)速瞬間風(fēng)力可達(dá)14-16級(jí)，根據(jù)漳州氣象局測(cè)得數(shù)據(jù)2010年4月至2012年11月最大風(fēng)速為52-63m/s，風(fēng)速遠(yuǎn)超12級(jí)，由此風(fēng)力引起導(dǎo)線的大幅度擺動(dòng)、氧化鋅避雷器本體受力引起震動(dòng)，日積月累也會(huì)引起氧化鋅避雷器上下法蘭處密封有間隙，引起局部的潮濕，從而導(dǎo)致氧化鋅避雷器本體的泄露電流偏大。

3.3 溫度變化導(dǎo)致鹽霧腐蝕的加劇

由于金屬氧化物的氧化鋅電阻片在小電流區(qū)域具有負(fù)的溫度系數(shù)及氧化鋅避雷器內(nèi)部空間較小，散熱條件較差，加之有功損耗產(chǎn)生的熱量會(huì)使電阻片的溫度高于環(huán)境溫度。這些都會(huì)使氧化鋅避雷器的阻性電流增大，電阻片在持續(xù)運(yùn)行電壓下從+20℃～+60℃，阻性電流增加79%，而實(shí)際運(yùn)行中的氧化鋅避雷器電阻片溫度變化范圍是比較大的，阻性電流的變化范圍也很大。上下法蘭為鋁制國(guó)標(biāo)產(chǎn)品，鋁在試驗(yàn)室內(nèi)的海水中的數(shù)值為：-0.53，在實(shí)際的自然環(huán)境中超出這個(gè)溫度，會(huì)加速腐蝕性，夏季漳州月平均溫度為38.6℃，最高溫度超出40℃，所以自然環(huán)境的高溫也是加速氧化鋅避雷器老化的一個(gè)原因。

3.4 濕度加劇鹽霧對(duì)氧化鋅避雷器的腐蝕

由于氧化鋅避雷器長(zhǎng)期裸露在外，長(zhǎng)期風(fēng)吹日曬和鹽霧污穢，氧化鋅避雷器外殼更容易腐蝕，從而導(dǎo)致鹽霧的顆粒進(jìn)行沉積形成導(dǎo)電層，風(fēng)電場(chǎng)所在的地區(qū)濕度達(dá)到年平均73%-85%在梅雨季節(jié)濕度甚至更高，濕度也是加劇氧化鋅避雷器老化加快的一個(gè)因素。

綜合以上原因分析，六鰲風(fēng)電場(chǎng)損壞的氧化鋅避雷器安裝地點(diǎn)瀕臨海洋，距離海邊距離普遍為（100m-400m）處，受含鹽霧的長(zhǎng)期侵襲，氧化鋅避雷器表面（包括上下法蘭）附著著間斷不均勻且導(dǎo)電性能較強(qiáng)的鹽污，尤其在空氣潮濕的條件下，氧化鋅避雷器電位分布發(fā)生改變呈不均勻分布，造成氧化鋅避雷器表面及上下法蘭處發(fā)生爬電放電。由于氧化鋅避雷器上下密封法蘭內(nèi)所涂的密封膠為單組分低分子硅橡膠（國(guó)內(nèi)通用），其耐電蝕能力較弱。氧化鋅避雷器上下密封法蘭處長(zhǎng)時(shí)的爬電放電，可將密封法蘭內(nèi)密封膠逐步電蝕，形成明顯的爬電通道。含鹽海潮沿爬電通道侵入氧化鋅避雷器上下法蘭處的密封膠內(nèi)。由于密封膠為單組分低分子硅橡膠，分子鏈之間存在間隙，當(dāng)密封膠燒蝕到一定程度時(shí)，海潮中的鈉和氯離子在電場(chǎng)的作用下可透過(guò)密封膠析入氧化鋅避雷器內(nèi)部并在氧化鋅避雷器腔體內(nèi)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)氧化鋅避雷器不帶電時(shí)，運(yùn)動(dòng)的Na和Cl離子再結(jié)合成鹽附著于芯體表面，使氧化鋅避雷器芯體絕緣降低或失效。

4 氧化鋅避雷器泄露電流超標(biāo)防范措施

針對(duì)六鰲風(fēng)電場(chǎng)35kV架空線路氧化鋅避雷器每年預(yù)防性試驗(yàn)發(fā)生相當(dāng)數(shù)量泄露電流超標(biāo)問(wèn)題，六鰲風(fēng)電場(chǎng)組織南陽(yáng)金冠電氣有限公司，福建電科院，外委項(xiàng)目部，電氣點(diǎn)檢等技術(shù)人員進(jìn)行專題討論，采取并落實(shí)以下防范措施后，氧化鋅避雷器損壞率逐年下降。

（1）選用產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)良的國(guó)內(nèi)知名品牌氧化鋅避雷器，早期由于使用普通品牌氧化鋅避雷器，損壞率居高不下。

（2）在35kV架空線路年度預(yù)防性試驗(yàn)時(shí)，用清水擦拭氧化鋅避雷器表面沉積物，延長(zhǎng)氧化鋅避雷器使用壽命。

（3）在氧化鋅避雷器上下法蘭連接處涂抹防水密封膠，極大提高氧化鋅避雷器的防水密封性能。

（4）對(duì)35kV架空線路氧化鋅避雷器的安裝方式進(jìn)行改進(jìn)，增加支柱絕緣子，減少氧化鋅避雷器外部受力而引起的振動(dòng)導(dǎo)致密封性能下降。

參考文獻(xiàn)

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[2]六鰲風(fēng)電場(chǎng)2014年變電設(shè)備年度預(yù)防性試驗(yàn)總結(jié)報(bào)告[Z].

[3]六鰲風(fēng)電場(chǎng)2015年變電設(shè)備年度預(yù)防性試驗(yàn)總結(jié)報(bào)告[Z].

[4]南陽(yáng)金冠電氣有限公司氧化鋅避雷器（YH5WZ-51/127W）產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)[Z].

作者簡(jiǎn)介：蔣龍?chǎng)危?984-），男，福建大唐國(guó)際新能源有限公司，助理工程師，設(shè)備檢修主管，大學(xué)本科，從事風(fēng)電場(chǎng)技改檢修技術(shù)管理工作。