一起35kV避雷器故障引起的主变跳闸事件分析

一起35kV避雷器故障引起的主变跳闸事件分析

陈裕

广西电网有限责任公司贵港供电局广西贵港573100

摘要：避雷器在长期运行过程中，可能会出现阀片老化、劣化，或本体受潮等缺陷，若不能及时发现，可能会逐步发展成为故障，带来严重后果。本文对一起主变35kV侧避雷器故障引起主变跳闸事件进行了详细分析，针对此次事件暴露出的问题，提出了改进措施。

关键词：避雷器；故障；分析；措施

1事件概况

2018年6月11日16时53分52秒670毫秒，220kV某站1号主变差动保护动作跳开三侧开关，同时35kV某站35kVPT线电流速断保护动作跳闸，重合成功。事发时天气雷雨，站内无倒闸操作。现场检查发现，1号主变35kV侧A相避雷器击穿，其余设备未发现异常。6月12日0时42分，故障避雷器一次引线被拆除，1号主变恢复运行。本次事件无负荷损失。

事件发生时系统运行方式如图1所示，开关呈黑色表示开关处于合位，呈白色表示开关处于分位。

图1故障时系统运行图

继电保护动作情况：6月11日16时53分52秒，220kV某站1号主变低压侧A相接地，同时某站35kVPT线B、C相发生相间接地短路，区外的B、C相间接地故障与区内A相接地故障形成通路，导致1号主变差动保护动作跳闸。220kV某站1号主变三侧开关跳开后2号主变仍然通过35kVPA线-35kVPT线提供故障电流，70ms后35kVPT线电流速断动作，重合闸成功。

2.故障时过电压情况

故障时过电压情况如下：

（1）经查询雷电定位系统，故障跳闸前后（16时53分53秒668毫秒）35kVPT线16-17号杆段附近（距离220kV某站4158m）有一落雷，幅值达131.0kA。

（2）事件发生前无倒闸操作；

（3）故障录波如图2所示，A相接地故障前三相同时出现一同相位的过电压，故障录波显示幅值分别为：A相90.8kV，B相90.5kV，C相77.9kV。故障录波显示的A相接地故障前三相同时出现过电压的时刻为16时53分53秒668毫秒，与雷电定位系统查到的落雷时刻完全吻合。

3.相关试验情况

1号主变故障跳闸后，对该主变进行了绝缘电阻测试、直流电阻测试、低电压阻抗和低压侧绕组变形试验，试验未发现异常。对1号主变35kV侧A相避雷器进行检测，绝缘电阻为5MΩ，试验不合格，在进行直流1mA下泄漏电流试验时，加压失败，判断该避雷器A相内部已被击穿。

4.避雷器解体检查情况

6月13日，对拆解下来的避雷器进行了解体检查，检查情况如下：

故障避雷器型号为Y5W41/131，1996年8月出厂。主要参数如下：

额定电压：41kV

持续运行电压Uc：23.6kV

标称放电电流：5kA

标称放电电流下残压：≤131kV

直流1mA参考电压：≥73kV

故障避雷器外观良好，表面无明显脏污痕迹。瓷套内壁、阀片侧面均已明显烧黑，阀片柱体一侧烧黑痕迹相对其背侧更为明显，且上下对应位置的金属隔板上均有明显的烧蚀痕迹。避雷器下端部起固定压紧阀片作用的金属筒上有锈蚀痕迹（此金属筒有防锈镀层，据此推断其为陈旧性的锈蚀痕迹）。

图2主变低压侧电流、电压录波

拆开阀片柱体，发现各阀片（共35片，由金属隔层隔为5组）端面外观均完好，未见烧蚀、破损。

5.事件原因分析

（1）故障录波图显示故障前1号主变低压侧三相同时出现一同相位的过电压，由此推测雷击造成35kV某线B、C相间接地短路，并最终导致某站1号主变35kV侧三相同时出现过电压。

（2）故障避雷器外观良好，表面无明显脏污痕迹，可知避雷器外绝缘并未击穿。

（3）故障避雷器的瓷套内壁、阀片侧面均已明显烧黑；阀片柱体一侧烧黑痕迹相对其背侧更为明显，且上下对应位置的金属隔板上均有明显的烧蚀痕迹；避雷器下端部起固定压紧阀片作用的金属筒上有锈蚀痕迹；阀片端面外观均完好，未见烧蚀、破损。推测事发前此避雷器已有受潮，当外部过电压侵入时，其瓷套内部、阀片柱体外侧发生了从上至下的贯穿性放电，导致1号主变35kV侧A相发生接地。

综上所述，雷击导致过电压侵入某站1号主变35kV系统，过电压作用在瓷套内部已受潮，绝缘下降的某站1号主变35kV侧避雷器上，导致A相避雷器瓷套内部、阀片柱体外侧发生了从上至下的贯穿性放电，致使1号主变35kV侧A相发生接地。

分析认为外部过电压是引起避雷器击穿的外因，避雷器因内部受潮而绝缘下降是其被击穿的内因。

6.建议措施

避雷器带电测试是检测避雷器本体受潮、老化、外绝缘劣化等缺陷的最有效手段，其中，阻性电流数据对避雷器本体缺陷的表征非常敏感。同时，红外测温对检测避雷器本体缺陷也有较好的效果，尤其是在避雷器临近发生爆发性的故障时，其发热特征一般会较为明显。按照相关管理标准，设备红外测温应每月至少1次。因该项测试的频度相较避雷器带电测试更大，故可以两者互补，对避雷器缺陷实现早发现、早处置。本次事件中故障避雷器其受潮缺陷未能及时通过带电测试、红外测温手段发现并消除，进而引起了主变跳闸事件的发生[3]。

建议：

（1）严格按照预试规程要求，对满足测试条件的避雷器在每年雨季前开展一次带电测试。

（2）对主变低压侧不具备带电测试条件的避雷器，专项开展隐患排查，通过红外测温诊断是否有本体受潮、阀片老化等缺陷，必要时开展停电试验，以避免因避雷器故障导致主变停运事件的再次发生。

（3）加强对一线技术人员试验技能及数据诊断能力的培训与监督考核，重点开展避雷器带电测试、电压致热型设备红外诊断等试验项目的技术培训和能力检验。

（4）组织开展避雷器历年带电测试数据的再梳理、再分析，排查是否仍存在阻性电流已有异常增大却未引起注意的现象。

参考文献：

[1]周其平，左兵强.一起220kV母线避雷器故障引发的思考[J].江西电力.2003，26（3）；43-45.

[2]区伟潮.10kV配电用避雷器故障分析[J].高电压技术.2006，32（7）；127-128

[3]张科，原会静，秦旷，等；河南电网几起氧化锌避雷器故障分析及对策[J].河南电力.2011，2；22-27.

作者信息

姓名：陈裕

单位：广西电网有限责任公司贵港供电局