關于氧化鋅避雷器故障檢測分析

厲律陽 徐建文 王建強 宋文泳

摘 要: 避雷器能夠使電力設備免遭雷電的沖擊,因而被廣泛的使用于電力系統中。而氧化鋅避雷器因其突出的技術特點,取代了其他類型的避雷器,成為電力系統的首選。本文對氧化鋅避雷器的故障處理和檢測進行了探討，以供讀者參考。

關鍵詞: 避雷器 檢測 分析

中圖分類號：U262文獻標識碼： A

引言

氧化鋅避雷器是世界上公認的當代最先進的防雷電器。我國從 20 世紀 70 年代起開始進行電力氧化鋅避雷器的研究，到目前在國內生產的氧化鋅避雷器，無論從數量、規格，還是從質量上都已形成相當的規模和水平，都已接近或達到了國際先進水準。近年來,氧化鋅避雷器在運行中時有故障,從而影響電網的正常運行。筆者結合多年的實際工作經驗,對氧化鋅避雷器的日常維護、檢修技術和試驗方法進行討論。

一、氧化鋅避雷器故障分析

(一)氧化鋅避雷器的故障機理。在電網運行電壓作用下,阻性電流雖然較小,但仍會使閥片升溫;阻性電流隨時間緩慢增加,將影響避雷器工作的性能并可能引起熱破壞,屬于老化現象;閥片溫度升高,閥片電阻下降,再導致損耗加大,屬于熱擊穿現象;在雨、雪、凝露及灰塵的污染下,氧化鋅避雷器內外電位分布不同,內部閥片與外部瓷套之間產生較大電位差,導致徑向局部放電現象發生,這有可能會損壞整支避雷器,這是受氣候影響;另外,避雷器的瓷套、端子和基座由于設計工藝不良,大氣腐蝕,應力疲勞和地震等原因受機械力作用可能會受到損壞,出線避雷器開裂、斷裂、傾倒等故障。(二)氧化鋅避雷器的故障種類參見表1。

表 1

二、 避雷器帶電檢測方法

避雷器帶電檢測是專業技術人員采用專用設備儀器對運行中設備進行檢測。

(一)阻性電流帶電測試。阻性電流是判斷氧化鋅避雷器閥片是否老化或受潮的最常用方法。測量值與初始值比較不應有明顯變化,當阻性電流增加50%時應該分析原因,加強監測、適當縮短檢測周期;當阻性電流增加1倍時應停電檢查。

實際工作中,阻性電流帶電測試數據是通常是沒有明顯變化或“ 認為變化不大”,但仍有故障沒有及時發現。必須加強對阻性電流帶電測試數據分析,從而發現其中故障規律。阻性電流數據分析要以同型號、同批次、同廠家、同測試設備為基礎進行分析比較,并且結合歷史數據,這樣才能夠得到較準確的結果,同時數據也更具有可比性。另外,現場測試時應在避雷器外套表面干燥時進行,記錄測量時的環境溫度、相對濕度和運行電壓。阻性電流帶電測試的周期為半年一次比較合適。有條件的,最好開展在線監測技術,更有效地發現氧化鋅避雷器的缺陷。

(二)放電計數器的動作情況檢測?？梢越Y合阻性電流帶電測試時進行。當避雷器通過雷電波、操作波和工頻過電壓時,放電計數器會記錄動作次數。計數器次數越多,表明避雷器經受的過電壓次數越多,壽命就縮短。我們通過動作次數來分析過電壓的原因。然而,放電計數器有時候會出現“亂計數”的現象,這時除了對避雷器跟蹤測試之外,還要考慮是否由于計數器本身質量問題引起“多計數”。

一般的放電計數器本身都帶有全電流在線檢測裝置,它不能替代以上“阻性電流帶電測試”。運行人員應定期記錄放電次數和電流值(至少每月一次),發現異常應及時進行阻性電流測試或停電試驗。

(三)紅外測試。氧化鋅避雷器屬于電壓致熱型設備。紅外測試能直接有效地發現異常缺陷,應結合運行巡檢進行。①儀器的選用。不宜使用紅外測溫儀(點溫儀),而用紅外熱像儀。②測試條件的選擇。以陰天、多云、夜間或晴天日落2h后為宜,夜間最好,不應在雷、雨、霧、雪氣象條件下進行檢測。③儀器的設置。設備的輻射率取0.9，色標溫度量程宜設置在環境溫度加10K-20K左右的溫升范圍內。④測量方法。首先對三相避雷器進行全面的掃描,重點掃描部位為瓷瓶柱。⑤結果判斷。用比較直觀的同類比較判斷法,根據同組三相設備、同相設備之間對應部位的溫差進行比較分析,同時結合圖像特征判斷法進行判斷。當溫差達0.5～1℃時,為嚴重以上缺陷,應在7 天之內安排帶電阻性電流測試或停電試驗。注意,由于溫差太小,測試的時候必須特別細心比較才可能發現。

(四)接地引下線連通性檢查。接地引下線接地良好能保證氧化鋅避雷器正常動作,并向大地泄放強大的過電壓電流。連通性檢查的測試設備,宜采用不小于5A的直流電流來測量回路電阻。測試值應在50mΩ以下,大于50mΩ時應加強檢查,必要時進行處理。接地引下線連通性檢查的周期為每6年一次。

三、停電檢測

直 流 1 m A 電 壓 U 1 m A 及 其 7 5 ％U1mA下的泄漏電流試驗。測量U1mA主要是檢查其閥片是否受潮,確定其動作性能是否符合要求;測量75％U1mA下的泄漏電流,主要是考慮到75％U1mA下的泄漏電流一般比最大工作相電壓(峰值)要高一些,在此電壓下主要檢測長期允許工作電流是否符合要求,這電流與氧化鋅避雷器的壽命有直接關系。

測試標準:除了U1mA實測值與初始值或制造廠規定值比較,變化不應大于±5%,0.75U1mA下的泄漏電流不應大于50μA之外,U1mA實測值還必須跟GB11032規定值比較,不能低于GB11032規定值,很多單位往往不注意這一點。測試時,先將避雷器瓷套表面擦拭干凈,接線方式宜采用低壓屏蔽法,即避雷器低壓端接屏蔽線接地屏蔽,在避雷器低壓端接微安表,同時以其電流值為參考,測出U1mA和75％U1mA下的泄漏電流值,這樣測試數據較準確。

當采用不拆線法測試220kV氧化鋅避雷器時,高壓測試引線應具有屏蔽線,同時注意高壓線應盡量在避雷器垂直的方向上布置,這樣能減少雜散電流的影響。一般來說,上、下節避雷器直流電流的非線性曲線及電流的臨界點不同,上下兩節避雷器的U1mA也不相等,當直流發生器電壓升到U1mA時,其中一節避雷器的泄漏電流由于非線性電阻伏安特性將大大超過1mA,此時直流發生器高壓側電流可能超過儀器額定值而發生意外,所以要注意總電流不能超過直流發生器的額定值,一般選擇的輸出電流應大于3mA。如發現總電流接近額定值, 而上節或下節的電流還沒有到1mA時,應停止試驗,檢查接線及表記情況,如無其它異常情況,應采用拆線方法試驗。同樣,500kV氧化鋅避雷器不拆線測試時,也應注意上面的情況。

工頻參考電流下的參考電壓試驗。懷疑有故障缺陷時,可進行工頻參考電流下的參考電壓試驗。工頻參考電壓表明閥片的伏安特性曲線飽和點的位置。運行一定時期后,工頻參考電壓的變化能直接反映避雷器的老化、變質程度。

注意,工頻參考電流,是指避雷器在工頻電壓作用下時,流過避雷器的工頻電流阻性分量的峰值(如果電流是非對稱的,應取兩極性中較高的峰值);工頻參考電壓,是避雷器通過工頻參考電流時測出的避雷器的工頻電壓峰值除以。

根據廠家要求的工頻參考電流下進行工頻參考電壓試驗,參考電壓必須大于避雷器額定電壓。試驗時注意,當測試電流達到參考電流時,應迅速讀取工頻電壓值,控制在10S以內,加壓時間不能太長。試驗中環境溫度宜為20±15℃,多節避雷器的應對每節單獨試驗。

四、結語

在日常運行維護、試驗檢測中,氧化鋅避雷器帶電檢測可以代替定期的停電預防性試驗。當避雷器有停電機會時,必須對設備進行整體檢查;當帶電檢測發現有異常時,必須盡快進行其他帶電項目的跟蹤測試,如短縮阻性電流帶電檢測周期,增加紅外檢測次數等;并且做好停電檢測計劃,必要時馬上停電檢測。停電檢測時,進行全面的檢測和試驗,綜合考慮各方面的試驗數據,對設備狀態進行全面分析,這樣才能對氧化鋅避雷器健康水平作出正確的判斷。

參考文獻

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