一起金屬氧化物避雷器異常狀態(tài)診斷與分析

孫林濤，艾云飛，張翾喆，吳承福，李文燕

（國網(wǎng)浙江省電力有限公司檢修分公司，杭州 311232）

0 引言

MOA（金屬氧化物避雷器）因具備良好的非線性伏安特性和通流能力而廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中，MOA 在長(zhǎng)期運(yùn)行過程中可能會(huì)出現(xiàn)絕緣劣化和老化現(xiàn)象，因此對(duì)MOA 運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)與分析是保證其安全穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件。

本文綜合運(yùn)用阻性電流檢測(cè)、HFCT（高頻電流互感器）局部放電檢測(cè)、紅外精確測(cè)溫等帶電檢測(cè)技術(shù)對(duì)某220 kV MOA 進(jìn)行診斷與分析，并結(jié)合停電試驗(yàn)和解體檢查驗(yàn)證了帶電檢測(cè)結(jié)論。

1 異常情況簡(jiǎn)介

2019 年1 月8 日，某500 kV 變電站日常巡視過程中，發(fā)現(xiàn)220 kV 4326 線B 相避雷器泄漏電流值為1.05 mA，是巡視記錄初值0.7 mA 的1.5倍（變電站運(yùn)維管理規(guī)定，避雷器泄漏電流記錄值大于巡視初值1.4 倍即定性為嚴(yán)重缺陷）；A，C 兩相泄漏電流值與巡視初值相比未見異常變化。該避雷器型號(hào)為Y10W5-204/532W，采用瓷質(zhì)外套結(jié)構(gòu)，出廠日期為2008 年11 月，投運(yùn)日期為2010 年4 月。該避雷器最近于2016 年9 月進(jìn)行過停電例行試驗(yàn)，相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)未見異常。

2 帶電檢測(cè)

為查明4326 線B 相避雷器異常原因，開展了運(yùn)行電壓下氧化鋅避雷器阻性電流帶電檢測(cè)、HFCT 局部放電檢測(cè)和紅外精確測(cè)溫。

2.1 泄漏電流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

表1 給出了B 相避雷器泄漏電流值近年巡視記錄和帶電檢測(cè)獲取的避雷器泄漏全電流值，可以看出，2019 年該相避雷器泄漏電流增大趨勢(shì)明顯。現(xiàn)場(chǎng)采用帶電更換方式，將A 相完好避雷器泄漏電流表更換至B 相，更換后B 相避雷器泄漏電流值無明顯變化，仍為1.05 mA。因此，可排除避雷器泄漏電流表異常，初步判斷B 相避雷器本體存在異常。

2.2 阻性電流帶電檢測(cè)

現(xiàn)場(chǎng)在運(yùn)行電壓下采用帶電檢測(cè)儀對(duì)4326線避雷器進(jìn)行帶電檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)據(jù)如表2 所示。

表2 避雷器阻性電流帶電檢測(cè)數(shù)據(jù)

可以看出：2016—2018 年B 相避雷器全電流和阻性電流未見明顯異常變化趨勢(shì)；2019 年B 相避雷器全電流和阻性電流均明顯偏大，懷疑B 相避雷器因電阻片受潮造成全電流及阻性電流偏大。

2.3 HFCT 局部放電檢測(cè)

在運(yùn)行電壓下，從4326 線B 相避雷器接地端引下線處獲取HFCT 信號(hào)進(jìn)行高頻局部放電檢測(cè)，得到高頻檢測(cè)圖譜如圖1 所示。從圖中可以發(fā)現(xiàn)高頻局部放電圖譜特征符合典型內(nèi)部沿面放電特征，初步判斷避雷器內(nèi)部閥片沿面存在缺陷異常。

圖1 B 相避雷器下節(jié)高頻檢測(cè)圖譜

2.4 紅外精確測(cè)溫

采用紅外測(cè)溫儀對(duì)4326 線B 相避雷器下節(jié)進(jìn)行精確測(cè)溫，得到其紅外圖譜特征如圖2 所示。從圖中可以看出：4326 線B 相下節(jié)避雷器發(fā)熱區(qū)域位于避雷器中部（從上至下第9 片絕緣子與第15 片絕緣子之間）；最高溫度區(qū)域在第12片絕緣子附近，最高溫度為17.4 ℃；正常區(qū)域溫度為5.6 ℃，溫差為11.8 ℃。依據(jù)DL/T 664—2016《帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》中對(duì)電壓致熱型設(shè)備缺陷等級(jí)的劃分，判斷其屬于危急缺陷。

圖2 B 相避雷器下節(jié)紅外圖譜

3 解體檢查與相關(guān)試驗(yàn)

為確認(rèn)該避雷器的缺陷原因，于2019 年1月14 日對(duì)該避雷器進(jìn)行解體檢查和相關(guān)試驗(yàn)。

3.1 解體前絕緣電阻及直流泄漏電流試驗(yàn)

對(duì)B 相避雷器上、下節(jié)及C 相避雷器下節(jié)開展絕緣電阻、直流1 mA 下參考電壓U1mA及0.75U1mA下泄漏電流測(cè)試，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3 所示。B 相避雷器下節(jié)的U1mA遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)要求的148 kV，0.75U1mA下泄漏電流超出規(guī)程要求的50 μA，整體絕緣電阻值低于合格標(biāo)準(zhǔn)，三項(xiàng)測(cè)試數(shù)據(jù)均嚴(yán)重超標(biāo)。

表3 B 相、C 相避雷器試驗(yàn)數(shù)據(jù)

3.2 解體檢查

為進(jìn)一步檢查避雷器內(nèi)部情況，驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)避雷器進(jìn)行解體檢查。

打開B 相避雷器下節(jié)頂部引弧板，用手可輕松向內(nèi)按壓防爆板，C 相避雷器同部位則無法向內(nèi)按壓，說明B 相避雷器下節(jié)內(nèi)部微正壓狀態(tài)已被破壞。打開B 相避雷器下節(jié)底部引弧板，發(fā)現(xiàn)防爆板破裂，其外表面及其固定法蘭嚴(yán)重銹蝕，法蘭密封圈未見明顯老化、破損，如圖3 所示。

圖3 B 相避雷器下節(jié)底部檢查

取出防爆板進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)防爆板存在對(duì)稱性向內(nèi)開裂，并有多處明顯磨損痕跡及非貫穿性表面裂紋，如圖4 所示。

圖4 防爆板向內(nèi)破裂

吊出B 相避雷器下節(jié)瓷套，對(duì)閥片芯組進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)氧化鋅閥片及金屬鋁片表面明顯受潮，閥片表面存在爬電痕跡，如圖5 所示。

圖5 閥片芯組檢查情況

3.3 閥片試驗(yàn)

避雷器下節(jié)閥片芯組共34 片閥片，將閥片由上至下從1 至34 依次編號(hào)，采用2 500 V 電壓測(cè)試閥片絕緣電阻，發(fā)現(xiàn)第1-15 片閥片絕緣電阻小于1 MΩ，其他閥片絕緣電阻也遠(yuǎn)低于正常值，閥片絕緣電阻分布特征與紅外圖譜特征存在對(duì)應(yīng)關(guān)系。對(duì)第1—3 片閥片烘干處理15 min，其絕緣電阻較烘干前有明顯上升，判斷整組閥片均已嚴(yán)重受潮。絕緣電阻測(cè)試數(shù)據(jù)如表4 所示。

表4 B 相下節(jié)避雷器閥片單片絕緣電阻試驗(yàn)數(shù)據(jù)MΩ

4 結(jié)論和建議

通過對(duì)4326 線B 相避雷器下節(jié)進(jìn)行解體檢查，發(fā)現(xiàn)其底部防爆板向內(nèi)破裂，防爆板表面存在多處磨損痕跡，并存在未貫穿的表面裂紋，分析判斷異常原因?yàn)楸芾灼鲀?nèi)部未充N2或充N2不足造成內(nèi)部構(gòu)成負(fù)壓，下端防爆裝置承受向內(nèi)應(yīng)力，長(zhǎng)期運(yùn)行后防爆裝置向內(nèi)破裂，環(huán)境中的潮氣大量進(jìn)入避雷器內(nèi)部，閥片嚴(yán)重受潮、絕緣性能下降，最終導(dǎo)致避雷器在運(yùn)行電壓下泄漏電流明顯增大并出現(xiàn)異常發(fā)熱。

利用氧化鋅避雷器阻性電流測(cè)試、HFCT 局部放電檢測(cè)、紅外熱成像等帶電檢測(cè)技術(shù)能有效發(fā)現(xiàn)避雷器內(nèi)部缺陷，綜合運(yùn)用多種檢測(cè)技術(shù)加以分析診斷可提高設(shè)備缺陷定性的準(zhǔn)確性。