一起金屬氧化物避雷器故障分析及應注意問題

摘要：通過一起220 kV 復合絕緣金屬氧化物避雷器進水受潮故障分析，比較了不同檢測方法在發現和認定金屬氧化物避雷器內部進水受潮和底絕緣劣化兩種缺陷同時存在情況下的有效性，及電氣量檢測金屬氧化物避雷器應注意的問題，論述了不同檢測技術相互配合的必要性。檢測金屬氧化物避雷器運行中的泄漏電流以及使用專用儀器檢測其全電流、阻性電流等電氣量，是發現其內部進水受潮、閥片老化等缺陷的主要方法，但這些電氣量檢測避雷器的底座絕緣必須良好，不同原因導致的避雷器底座絕緣受潮劣化將影響避雷器運行中電氣量檢測的有效性和故障判斷的準確性。紅外檢測是運行電氣設備的非電氣量檢測，可區分設備內部自身發熱和外部因素影響發熱，在判斷設備內部電壓致熱缺陷上起到重要作用。TD變電站220 kV避雷器紅外檢測判定進水受潮后，分析比較了電氣檢測數據，找出了避雷器運行中電氣量檢測的規律性變化。

1 紅外熱成像圖及帶電檢測數據分析

2009年5月4日，試驗人員例行紅外檢測時發現TD變220 kV I母線U 相HYWZ一200/520型金屬氧化物避雷器本體溫度異常。該避雷器為1998年產品，復合絕緣外套，短時間運行后退出備用，2006年再次投入系統運行。

避雷器各部溫度見表1，其中tumax、tvmax、tWmax為分析區域最高溫度，Tm.x為相間同位置最大：溫差。避雷器帶電全電流、阻性電流檢測數據見表2。

U 相避雷器上節均勻發熱，最熱點于避雷器的中上部，同位置最大相間溫差6.8 K;中下部集中發熱，同位置最大相間溫差6.4 K;下節上下部溫度在26.6～26.8℃ ，與下節發熱點溫差4.5～4.7 K;V相、W 相避雷器上下節溫場分布均勻;避雷器計數器運行泄漏電流V相、W相相同，U 相比其他相小33.3% ;帶電全電流、阻性電流檢測證實，計數器泄漏電流指示正確，U 相阻性電流(峰值)比V相大13%，比W 相大19%;由于U相避雷器下節大部分避雷器金屬閥片劣化失掉功能，下節分配電壓減小，上節超壓運行導致過熱。結論為U 相避雷器下節避雷器電阻閥片受潮劣化，判定為危急缺陷，建議立即更換。

2 故障處理及停電試驗數據

TD變220 kV I母U 相避雷器被判定存在危急缺陷后第3天停電更換，停電試驗數據見表3。

停電試驗數據顯示，U 相避雷器下節絕緣電阻下降至124 M歐姆，不到無故障避雷器的1%，直流U1ma試驗電壓下降至39.7 kV，為交接試驗值的26.5%，對應直流75% 己， 的泄漏電流遠超出儀器2 000 μ A測量范圍，已無法測量。

3 實驗室試驗及解體檢查

3.1 避雷器實驗室模擬運行交流電壓試驗

在實驗室對故障避雷器于127.3 kV試驗電壓下，進行整體泄漏電流、阻性電流測量，分壓比測量，上節分壓102 kV，下節分壓25.3 kV，測得全電流1.147 mA，阻性電流(峰值)1.48 mA。

3.2 避雷器發熱檢測

連續加壓22 min獲取的熱像圖及分析與現場拍攝的熱像圖基本相同，底座絕緣處有一比避雷器下節低溫區高0.3 K的發熱區域，呈低阻狀態。

3.3 解體檢查

a.U相避雷器下節上部金屬件與柱體結合部復合絕緣外套開裂，外部雨水從此處滲入避雷器。

b.U相避雷器下節上部金屬件銹蝕，積有大面積綠色銹跡，各閥片均有水漬，閥片絕緣漆膜過熱變色，閥片內孔表面有大量鹽類生成。

c.避雷器閥片與絕緣管問無絕緣膠充填。

4 經驗與借鑒

a.避雷器進水受潮并且底座絕緣受潮劣化，造成避雷器運行中泄漏電流被分流，掩蓋了避雷器進水受潮現象，運行人員不容易發現避雷器進水受潮故障。標準只規定避雷器運行泄漏電流增大時，停電進行特性試驗，而對泄漏電流減小情況沒有規定。

b.避雷器底座受潮絕緣劣化，底座阻性電流分流較多。本案避雷器底座分流了全電流的70.18% ，而阻性電流則分流了87.34 %。

c.密封工藝不良是造成此次避雷器故障的直接原因。溫度變化時，由于金屬、絕緣管、硅橡膠的膨脹系數不同，極易發生裂紋破壞密封。

d.避雷器內部沒有充膠處理是本次故障擴大的間接原因。水滲入后，水份沿串插固定閥片的絕緣棒流到下部，不僅避雷器各閥片受潮劣化，也破壞了避雷器的底座絕緣。

e.避雷器運行中的泄漏電流減小不能單純認定為避雷器計數器引線接觸不良，應進行紅外檢測分析排除，必要時應安排停電試驗。

f.根據閥片銹蝕程度分析，應為上年秋季進水。經驗證明，避雷器夏、秋季進水受潮的概率遠大于春季，建議增加紅外檢測頻次，合理安排檢測時間。

g.避雷器進水受潮或閥片老化的初期，運行泄漏電流、帶電檢測數據變化緩慢，一但出現避雷器底座絕緣劣化或擊穿，會掩蓋避雷器進水受潮或閥片老化缺陷，紅外檢測可以針對避雷器本體內閥片運行狀況進行有效檢測，在檢測、判定避雷器各階段內部故障上將起到重要作用。

5 結束語

避雷器進水受潮、閥片劣化是電力設備常見的設備故障，不同階段有不同的發熱表現，最后以熱崩潰的形式發展成事故。但是避雷器本體進水受潮并且底座同時絕緣受潮劣化，在避雷器故障中比較特殊。做好避雷器的紅外檢測分析工作可以發現避雷器內部存在故障，防止避雷器事故。

參考文獻：[1] DI /T 664—2008，帶電設備紅外診斷技術應用導則[S].

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