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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