变电站避雷器泄漏电流异常的事故分析
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变电站避雷器泄漏电流异常的事故分析
摘要:氧化锌避雷器在长期运行中,内部电阻片特性和绝缘状况会发生变化,
导致泄漏电流超标,严重威胁着电网设备的安全稳定运行。
通过分析本公司近年
来氧化锌避雷器交流泄漏电流数据,结合红外测温手段,同时对设备进行解体分析,找出了氧化锌避雷器泄露电流超标的原因并进行分析和处理。
关键词:避雷器;泄漏电流;超标
1引言
ZnO压敏电阻具有优越的非线性伏安特性,同时具有残压低、无续流、动作
时延小、通流容量大等优点,目前已广泛应用于电力系统的过电压防护中。
由ZnO压敏电阻组装成的ZnO避雷器已成为电力系统中性能最好和发展最快的过电
压保护装置,其主要作用是吸收雷电过电压、操作过电压等的冲击能量,防止电
力设备及用电设备受损。
作为电力系统中过电压防护的关键设备,ZnO避雷器的
性能直接影响电力系统的正常运行。
常规的避雷器例行试验数据能有效反映避雷
器的性能指标,但需要相应线路的停电配合,由于电网运行可靠性要求,申请停
电较困难。
近年来随着避雷器综合带电检测手段的兴起,为准确、高效判断避雷
器运行状况带来方便。
以下针对某220kV氧化锌避雷器泄漏电流偏低的情况,结
合带电检测、例行试验综合分析,查找异常原因并进行有效处理。
2试验情况
2015年9月10日,某变电站220KV1号母线避雷器预试发现,U相上节泄漏
电流超标,V、W相上节泄漏电流也到临界值;2016年5月12日,某变电站
220KV6号母线避雷器预试发现,V相上节泄漏电流值超标,W相上、下节泄漏电流值明显增长,接近临界值;2016年5月22日,某变电站220KV1号变压器高
压侧(以下简称“变高”)避雷器预试发现,U、W相上节泄漏电流值增长明显,
且W相上节泄漏电流值为52μA,不合格。
3诊断分析
3.1避雷器电阻片老化和内部受潮
在正常运行情况下,通过避雷器的电流主要是容性电流,阻性电流很小。
但
当避雷器内部绝缘状况不良以及电阻片特性发生变化时,泄漏电流中的阻性分量
就会增大很多,而容性电流变化不大。
由于氧化锌避雷器电阻片长期承受工频电
压的影响,在运行一段时间之后,出现部分阀片劣化现象,使避雷器参考电压降低,阻性电流随之增大,造成功率损耗增加,电阻片运行温度随之增加,从而加
速电阻片的老化。
电阻片老化的恶性循环最终造成氧化锌避雷器的彻底损坏。
为
了避免误判,对拆下来的3组避雷器进行了复测试验。
在进行复测之前,为避免
各种外界因素对测量带来的影响,将避雷器外套上的污秽物彻底清洁干净并风干;在试验的时候使试验高压引线与避雷器的夹角接近90°,并加以屏蔽;拆除均压
环等配件以屏蔽外界干扰,确保测量数据的准确性。
3.2红外线测温分析
正常状态下氧化锌避雷器有一定的阻性电流分量,因此热像特征表现为整体
轻度发热,整体表现均匀,且在最高运行电压下最高温升不超过上限值。
而当避
雷器受潮和氧化锌电阻片老化时,则表现出整体元件发热特征。
受潮初期,首先
是故障元件自身发热增加。
受潮严重后,多元件结构的避雷器会出现非故障元件
发热超过故障元件发热。
老化则通常具有整相或多个元件普遍发热的特征。
但是,如果各氧化锌电阻片老化程度不同,也会表现出分布电压不均匀和局部发热轻重
程度不一的特征。
当应用红外成像技术对各类氧化锌避雷器进行故障诊断时,如
果发现有不正常的发热、局部温度升高或降低,或有不正常的温度分布,则可判
定为异常,应该引起注意,或者跟踪监测,进行其他试验。
如果作相间互比,则
当温升相差一倍以上时,可判定为危险故障,应尽快安排处理。
3.3停电检查和处理
(1)停电检查情况。
拆卸避雷器下节压力释放口升高座和底座瓷瓶检查,发现空腔内堆积满潮湿枯草,大部分潮湿枯草已腐烂成黑色草泥。
有大量未腐烂的
完整干草,其中夹杂有少量鸟类羽毛和鸟屎。
(2)处理。
将拆卸的避雷器下节
压力释放口升高座和底座瓷瓶内部进行清洗和干燥处理。
安装好后对避雷器底座
瓷瓶瓷套进行绝缘电阻测试,测试结果为2500ΜΩ,与出厂值一致。
封盖孔洞,
并加装防锈蚀的金属网,金属网网口不宜过小,以能阻挡鸟类昆虫等进入为适宜。
恢复设备运行状态,查看避雷器C相表计读数为0.82mA,对比另外两相表计数
值和历史数据,此避雷器恢复正常。
跟踪运行监测1周,此避雷器运行情况良好,上述异常消除。
4最终原因分析
避雷器在电压的作用下,流经在线监测仪的电流包括避雷器阀片所产生的泄
漏电流和避雷器表面的泄漏电流。
在雨天,由于避雷器表面有雨水,表面泄漏电
流应增大,因此总电流比晴天时大[8],但结果却恰恰相反,在雨天时避雷器在线
监测仪指示的数值明显低于晴天。
直接原因是黑色潮湿草泥将底座瓷瓶上下法兰
导通,对流经泄漏电流表计的电流进行了分流。
当晴天时草泥的水分蒸发干燥,
草泥的绝缘良好泄漏电流全部流经表计,雨天或温差较大产生凝露时里面积水,
草泥变潮湿绝缘下降,低于在线监测仪的电阻,导致大部分电流直接经避雷器底
座进入大地,使避雷器在线监测仪在雨中或雨后失去监测作用。
间接原因是制造
厂家产品设计不合理,留下了鸟类筑巢的通道和空间。
5结束语
由以上分析可知,该批220KV避雷器直流泄漏电流超标是由于ZnO压敏电阻
阀片在长期运行过程中发生老化所致。
ZnO压敏电阻的老化直接影响ZnO避雷器
的正常工作,避雷器老化后其电气性能发生劣化,危及电力系统的正常运行,带
来巨大的安全隐患。
建议加强对老旧避雷器的运行维护,包括加强避雷器运行状
态的日常巡视,缩短记录放电计数器及电流的周期,同时综合停电预试、带电测试、红外检测、在线监测等手段,对出现泄漏电流增长明显或超标的避雷器应立
即进行停电诊断性检查试验,查找分析异常原因并及时进行处理,避免事故发生,确保电网安全稳定运行。
参考文献
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