特殊环境下线路频繁跳闸故障分析

梁奕文

摘 要：近年来受环境及天气影响，开平供电局所管辖沿海线路时常发生跳闸现象，为了保障输电线路的正常运行，文章通过对110kV氧化锌避雷器异常情况进行试验分析，结合各项试验数据准确地判断了故障性质及成因。并根据特殊环境下带盐分海风吹集比较严重的问题，进行盐、灰密测试评级后，提出了有效防范措施，对线路安全稳定运行具有相当重要的指导意义。

关键词：跳闸故障；氧化锌避雷器；试验数据；盐、灰密

近年来，受环境及天气影响，开平供电局所管辖沿海线路时常发生跳闸现象，而接地装置及线路氧化锌避雷器具有良好防雷作用。接地装置是安全导泄强大的雷电流，使雷电流在短时间内迅速通过接地体流入大地，保证线路设备不会因雷电流的冲击而损坏。氧化锌避雷器是有良好的非线性伏安特性，使在正常工作电压时流过避雷器的电流极小（微安或毫安级）；当遭受雷电作用时，电阻急剧下降，泄放过电压的能量，达到保护的效果。两者都是避免造成线路停电事故。针对线路频繁跳闸，特对两种装置进行试验分析找出故障原因，并提出有效防范措施，对线路安全稳定运行具有相当重要的指导意义。

1 基本情况及故障经过

以跳闸最频繁的110kV川上线为例，110kV川上线是从变电站架空线路到海边野柑洲终端场再经海底电缆到下川黄 洲终端场，然后架空线路到下川变电站，海底电缆长度为4.7km。黄 洲、野柑洲终端场结构均为A、B、C三相加备用一相，设备包括电缆终端头及110kV氧化锌避雷器。2013年1月13日11时，110kV川上线开关跳闸，重合不成功，保护显示C相故障。经输电人员巡视发现，黄 洲终端场B相避雷器上端防爆口处和在线监测仪有明显的放电痕迹。拆除B相避雷器后再次强送电两次，却匀不成功。再次巡视发现C相避雷器也出现与B相类似情况。

2 故障后试验检查

故障发生后，试验人员分两组分别到黄 洲、野柑洲终端场进行试验测量，两终端场接地装置的接地电阻均为2.3欧姆左右，而一般接地装置的接地电阻要求为不大于4欧姆。因此排除接地电阻不合格引起。对于金属氧化物避雷器的试验项目，应包括下列内容：一、测量金属氧化物避雷器及基座绝缘电阻应符合下列规定：35kV以上电压用5000V兆欧表，绝缘电阻不小于2500MΩ，基座绝缘电阻不低于5MΩ；二、测量金属氧化物避雷器直流参考电压和0.75倍直流参考电压下的泄漏电流应符合下列规定：对应于直流参考电流下的直流参考电压，应不低于《交流无间隙金属氧化物避雷器》GB 11032规定值，并符合产品技术条件的规定。实测值与制造厂规定值比较，变化不应大于±5%，且0.75倍直流参考电压下的泄漏电流值不应大于50μA。结果是野柑洲终端场A、B、C三相避雷器绝缘电阻和直流泄漏正常。而黄 洲终端场B、C相避雷器及在线监测仪外观明显损坏不合格，A相和备用相避雷器绝缘电阻小于20MΩ，1mA直流参考电压A相为26.5kV，备用相为6.9kV，而本避雷器制造厂1mA直流参考电压规定值为不小于158kV，因此不合格。在对黄 洲终端场海底电缆A、B、C三相绝缘电阻测量时，其绝缘电阻只有150MΩ左右，而加屏蔽后绝缘电阻超过10000MΩ，备用电缆绝缘电阻只有70MΩ问题，加屏蔽后测量无明显变化。对于电缆绝缘电阻，在《电力设备预防性试验规程》中，对电力电缆的绝缘电阻采用自行规定，只作为耐压试验前后的比较参考。因此只需分析是什么原因导致备用电缆加屏蔽后绝缘电阻无明显变化的问题。最后经拆除黄 洲终端场3只氧化锌避雷器后，送电成功。最终确定为避雷器引起线路跳闸。

3 故障原因分析

根据以上故障性质和试验数据分析，对这起故障的原因需要进一步反思，找出事故源头从以下几个方面考虑：

（1）经过了解，黄 洲终端场在2012年11月中旬，B相氧化锌避雷器红外测温有发热现象，带电测试阻性电流A、B、C三相变大，不合格。C相在线监测仪动作次数一百多次。最后更换A、B、C三相避雷器投运至今。而经过一段时间后在试验室对被更换出来的一只避雷器进行试验，各数据又正常。因此可以判断引起避雷器阻性电流增大的原因不是内部介质引起的，根据现场了解，黄 洲终端场位于下川岛且是一个集风口，带盐分海风吹集比较严重，特别长时间没有下雨，其表面聚集污染物增加，从而在其产生带电粒子，在电场作用下，带电粒子运動速度加快，出现电离，包括光电离、热电离和表面电离，当带电粒子增加一定程度形成电子崩，在其表面形成游离通道，随之击穿。以上分析表明本次故障非避雷器内部故障原因引起，而是现场海上污染（盐密）增大引起。

（2）本次试验过程中，在对黄 洲终端场海底电缆A、B、C三相绝缘电阻测量时，其绝缘电阻只有150MΩ左右，而加屏蔽后绝缘电阻超过10000MΩ，由此更能进一步证明该位置受污染严重，从而也导致避雷器表面泄漏增大。反之在野柑洲终端场对避雷器绝缘电阻测量时，加屏蔽与不加屏蔽测量绝缘电阻值变化不大，因野柑洲终端场在内陆，说明污染相对较小。

（3）对于黄 洲终端场备用电缆绝缘电阻只有70MΩ问题，加屏蔽后测量无明显变化，是因为备用电缆一直没有运行，长时间积累污染物，没有受运行电压的作用，在其表面固化，现场试验时没有特殊处理干净，简单清擦效果不明显，所以试验结果受影响。反而运行中三相电缆绝缘电阻加屏蔽效果明显是因为电缆长时间运行，其表面污渍受运行电压和温度的作用，间接燃烧和蒸发部分污染物，所以加屏蔽测量绝缘电阻效果明显。

综合以上所知，这次故障原因是黄 洲终端场的特殊地理位置，导致避雷器表面积污严重，受天气影响和电压作用，表面粒子出现电离，慢慢形游离通道随之击穿。所以从外观上能看出避雷器是外部受损，包括在线监测仪受损，反之如果是避雷器内部缺陷，如此几次强送电必然爆炸。

4 故障教训与防范措施

4.1 对备用电缆进行试验检查可采取以下手段：如果黄 洲终端场污染严重导致，先对其备用电缆终端头套管表面进行特殊处理，可用丙酮清洗，再用酒精擦干净，然后进行绝缘电阻测试，视其效果，如果不明显，则先对备用电缆外屏蔽层绝缘试验，可判断其是否有外力破坏，如果没有外力破坏，再先选用直流泄漏试验，但要注意电压和泄漏电流变化。

4.2 建议对上、下川和海宴各取绝缘子做盐、灰密测试，分析其污染评级，另外对各点地网进行测量，保证地网电阻合格。

4.3 通过各点盐、灰密测试评级后，分别根据不同等级采取绝缘防护补强，在套管瓷裙加伞裙进行调整弧距。

4.4 运行中重点巡视、加强在线监测（红外、全电流），如条件允许，可将备用相空载运行。

参考文献

[1]中国南方电网有限公司.Q/CSG114002-2011.电力设备预防性试验规程[S].

[2]苗长青.表面污秽对氧化锌避雷器的危害及测量分析[C].山东电机工程学会优秀学术论文集，2008.