一起35kV金属氧化物避雷器泄漏电流超标的原因分析与建议

一起35kV金属氧化物避雷器泄漏电流超标的原因分析与建议

张辉黄海飞

江苏省电力公司检修分公司苏州运维分部苏州215000

摘要：针对巡视中发现的某变电站主变35kV侧避雷器计数器电流表指针满偏的问题，通过带电检测并结合现场情况排除了计数器本身的故障，确认了该避雷器内部存在泄露电流严重超标的故障，并经解体检查分析了故障原因，通过本次避雷器故障的发现与分析，为今后避雷器的生产制造以及运行维护提出了有效建议。

关键词：金属氧化物避雷器，泄漏电流，带电检测，环氧筒，受潮

0引言

金属氧化物避雷器由于具有优异的非线性特性、通流容量大、保护性能稳定、残压低等优点，已经广泛应用于各电压等级的电力系统中[1-2]。在正常运行电压下，良好的金属氧化物避雷器的泄露电流很小，只有遭遇过电压时，避雷器才会流过大电流，吸收过电压能量。但是当避雷器进水受潮，阀片老化时，即使在正常运行电压下，其泄露电流依然会很大，从而导致避雷器内部发热，甚至发生爆炸，严重威胁电力系统的安全运行。因此，及时地发现避雷器泄漏电流超标等异常状态，对于避雷器的运行维护是非常必要的。

1故障情况概述

2016年3月17日，苏州供电公司某变电站运维人员现场巡视时发现，#3主变35kV侧A相避雷器计数器电流表指针满偏，相比B、C相避雷器，A相避雷器泄漏电流已严重超标，并且A相计数器读数为77次，较B、C相30次动作次数明显增多。

针对上述现象，初步判断可能是泄漏电流表故障，或者避雷器本体存在故障。如果是前者，则只需更换泄漏电流表即可消除故障；如果是后者，显然属于重大隐患，必需停电进行整支避雷器的更换。为此，必需通过进一步的试验来判断具体属于哪一种故障。

2现场带电检测

设备基本情况：避雷器型号为YH5WZ-51/134，出厂日期为2014年11月，2015年7月投入运行，设备处于保质期内。

2016年3月17日，试验人员对该组避雷器进行了现场带电检测，测试结果如表1。

从表1可以看到，A相避雷器全电流为4.961mA，B相为0.159mA，C相为0.162mA，并且各相测得数据与对应泄漏电流表读数基本一致,排除泄漏电流表存在故障的可能性。根据规程规定，同组避雷器三相之间泄漏电流偏差不得超过50%，然而A相避雷器全电流已经超过其他两相近30倍；阻性电流占全电流的比值也达到78.86%，远超20%的规程规定值。因此确定A相避雷器本体存在严重故障，须立即停电更换避雷器，并安排A相避雷器进行解体分析，找出故障原因。

3解体检查

2016年3月23日，苏州供电公司联合故障避雷器生产厂家于试验车间对该避雷器进行解体分析，解体情况如图1、图2所示。

观察故障避雷器外观，发现高压侧第二组伞裙大伞与小伞之间有一块圆形烧蚀炭化区域。剥去伞裙及硅橡胶外皮后，可以看到对应炭化区域实际为靠近避雷器顶部的压力释放孔，如图1。正是由于压力释放孔爆裂，产生的高温造成相应位置的硅橡胶烧蚀炭化。

从避雷器顶部拆开环氧筒的密封硅胶，取出压紧弹簧及阀片，可以看到弹簧表面有白色粉末状物质，明显锈蚀严重，阀片表面绝缘漆膜釉质颜色发黑并且有大量污秽，如图2。观察环氧筒内部，发现筒内壁粗糙，且存在贯通性的放电痕迹。

4故障原因分析

通过解体检查可以发现，阀片表面颜色发黑，环氧筒内部有放电痕迹，压紧弹簧已经锈蚀严重，这些现象都表明避雷器内部已经严重受潮劣化，具体分析如下：

复合套氧化锌避雷器的环氧筒吸潮能力极强[3]，由于避雷器顶部金具、环氧筒、硅橡胶的膨胀系数不同[4]，当环境温度变化时，若上述三者相互之间粘合不良，潮气就可能从硅橡胶和环氧筒边缘处渗入，使环氧筒受潮，当潮气逐渐浸入环氧筒内部，就会造成氧化锌阀片受潮。受潮后的阀片流过阻性电流时，产生的热量使阀片温度升高，将潮气赶出，形成微量水分，从而加大了环氧筒内腔的相对湿度。当周围环境温度降低时，环氧筒内的水分会遇冷凝聚吸附在电阻片和环氧筒内表面，造成电阻片泄漏电流增大以及环氧筒内闪络电压降低[5]，在水气、高电压、强电场的长期作用下，环氧筒内表面就容易发生局部放电闪络(环氧筒内部有放电痕迹)。

经常性的局部放电闪络导致阀片劣化越来越严重，使得环氧筒内腔的温度越来越高，放电能量也越来越大，之所以没有发生爆炸，是由于该避雷器环氧筒的上中下部各设有一个压力释放孔，当环氧筒内腔的放电能量超过设定限度时，压力释放孔主动爆裂，从而避免整支避雷器发生爆炸事故。

综上，该故障避雷器顶部环氧密封不严实，导致进水受潮，阀片在受潮情况下出现电腐蚀现象，特性逐步变差，造成避雷器本体泄漏电流超标。避雷器受潮后泄漏电流增大，当工频电流达到一定数值后使得计数器动作频繁，造成计数器动作次数比其他两相明显增多。

5避雷器维护建议

（1）对同一厂家的相同批次的产品，应采取红外测温和带电测试等手段安排特别巡视，以便及时发现异常并安排停电试验，避免因避雷器环氧筒受潮而引发重大设备事故。

（2）安装智能在线监测器，实现对避雷器泄漏电流读数及动作次数的远程传输，对于泄漏电流读数或动作次数异常的避雷器，应及时对其进行带电测试，使运维人员能及时有效地发现避雷器内部缺陷，尤其是阀片受潮、内部元器件老化等。

（3）本次避雷器故障没有造成重大电网事故，说明压力释放孔对于预防避雷器极端情况下发生爆炸具有重要作用，因此，对于基建状态下的新装设备要加强出厂工艺验收，既要保证各粘接部位有良好的密封性，也要保证压力释放孔能有效动作。

参考文献：

[1]盛亚军.MOA带电测试及其角度校正[J].电瓷避雷器，2003（1）:24-26.

[2]严璋.电气设备在线检测技术[M].北京：中国电力出版社，1995.

[3]徐勇俊，张一军，应高亮，楼钢.110kV复合套氧化锌避雷器绝缘性能下降的原因分析[J].浙江电力,2011（10）:14-15.