变电站氧化锌避雷器绝缘受潮的案例剖析

(宁波供电公司，浙江 宁波 315100)

1 引言

无间隙氧化物避雷器(以下简称MOA)是一种保护性能优越，阀片性能稳定的避雷设备。现今普遍用在发电厂、变电站、输配电线路，用以保护发电机、变压器、母线、线路等发输变配电设备，避免雷电过电压或操作过电压的冲击。MOA的阀片由微小氧化锌晶粒为主要材料，加入一些金属氧化粉，经过加工成氧化锌电阻片，它的构造如图1所示。

2 MOA常见的故障

(1)MOA一般都在户外环境下运行，经历着风吹雨打日晒，外部瓷套受到污秽及雨水潮气等影响，导致表面的电位分布不均匀，从而在其内部形成电位差，使得内部阀片被高温烧熔，导致避雷器损坏。

(2)避雷器内部元器件受潮(本文接下去详细分析)。

(3)ZNO阀片老化引起故障。

(4)由于雷电雷击或者电网中其他暂态过电压等外部冲击引起故障。

(5)避雷器由于上述等多种原因引起避雷器爆炸。

图1 MOA构造图

3 变电站MOA绝缘受潮后的案例分析

3.1 案例简述

案例一：2015年6月，试验发现XX变220kV正母避雷器三相上节75%U1mA电流均超过规程规定的要求值50μA。解体检查，避雷器三相上节的瓷套内部无明显异常。同年6月底，在XX变例行试验时也发现了该站3号主变220kV避雷器存在类似情况。

案例二：2016年8月，检修公司500kVXX变运维人员现场巡视中发现2号主变1号电容器A、C相避雷器泄漏电流超过标准值，泄漏电流表计指针在指示黄区和红区之间摆动，现场检查A相避雷器泄漏动作次数超为151次，C相避雷器泄漏动作次数为396次。现场紧急向调度申请将2号主变1号电容器拉停。

3.2 案例分析

案例一通过对MOA阀片现场进行烘干后，重新试验，数据合格。由此判断该避雷器数据异常的原因是避雷器内部整体受潮。

案例二通过现场对避雷器进行了泄露电流表计进行校验得出结论合格；通过绝缘电阻实验后发现A、C两相避雷器绝缘电阻已接近于0，B相避雷器的绝缘电阻值也小于相关规程要求，见表1；现场对避雷器进行直流泄露电流试验，试验过程中，发现A、C两相无法施加直流电压，试验数据如表2(A、C两相避雷器由于绝缘过低，泄露电流过大，试验仪器容量不足，无法施加直流电压；而B相避雷器UDC1mA初值差为-28.4%，远超过规程规定的±5%，I0.75U1mA也大大超过规程规定的50μA。)所示。

表1 避雷器主绝缘电阻数据

通过对MOA高频局部放电测试，对避雷器施加1.2倍额定运行电压，采用高频局放仪分别对三相避雷器进行高频局部放电检测，检测图谱如图2所示。

表2 避雷器直流泄漏数据

表3 避雷器工频2mA参考电压试验数据

从图2中避雷器高频局部放电检测图谱可以看出，A、C相均具有典型局部放电图谱特征，而B相与背景图谱较为一致，未具有明显的放电特征。

图2 避雷器局放图谱

通过检查MOA外观，并未发现绝缘子外表面破损现象，也无放电痕迹。随后对其进行解体分析。将A相避雷器解体后，发现绝缘子上端部与隔弧筒之间并无可靠密封措施，用手可直接剥开，发现其内表面存在明显水迹，可聚成水珠滴落。从隔弧筒中取出阀片后，能明显看到阀片上有大量放电痕迹，如图3所示。其中，位于避雷器底部的阀片有被水浸泡痕迹，如图4所示。

将A相避雷器所有阀片取出后，发现隔弧筒底部存在大量积水，隔弧筒内部的防爆孔处含有红色硅橡胶痕迹，如图5所示。C相避雷器解体后也有类似受潮痕迹，B相情况比A、C相情况好。

通过以上各项实验数据得出，三相避雷器均存在严重缺陷，各项试验结果均呈现出A、C两相的缺陷相较B相更为严重的特点，A、C两相绝缘性能已严重丧失，怀疑内部存在严重的进水受潮，局部放电缺陷，而解体后的大量积水受潮现象也应征了这个结论。

图3 阀片表面放电痕迹

图4 避雷器底部阀片

4 氧化锌避雷器受潮原因

MOA避雷器受潮的主要原因是密封不良致使潮气侵入，主要表现在：(1)密封胶圈永久性压缩变形的指标达不到设计要求；(2)避雷器两端盖板加工粗超、有毛刺；(3)避雷器组装时密封胶圈漏装或移位；(4)瓷套质量低劣，在制造过程运输中受损出现隐形裂纹；(5)厂家偷工减料等。

图5 隔弧筒底部积水

MOA受潮后的现象表现为：(1)绝缘电阻下降；(2)泄漏电流表里的电流指示增加；(3)带电测试数据中阻性电流、有功损耗增加较多；因此，运维工作中，除了通过抄录避雷器泄漏数据外，还应定期开展带电测量阻性电流来监测其绝缘状况。

5 改进措施和建议

因MOA绝缘受潮的很大原因都是由于厂家设计及制造工艺造成，特别是密封胶圈质量不达标、硅橡胶绝缘子密封不良等，所以产品质量还得从源头上抓起，特别是在招标进货验收等环节层层把关。除此外，及时发现MOA绝缘受潮的及时性也攸关重要：

(1)加强对MOA避雷器的巡视，一旦发现泄漏电流异常突变，及时按规定上报缺陷，停电诊断处理。

(2)在避雷器运行维护过程中，特别是在雷雨后，要加强对避雷器的巡视以便及时发现异常情况。

(3)在对避雷器进行定期预防性试验时，试验人员要认真仔细分析试验数据。因为避雷器受潮时，可能外观上看不出任何问题，但是只有通过试验数据才能发现内部的缺陷。

6 结束语

MOA在变电站中有着举足轻重的作用，作为变电站的重要设备，设备的运行正常具有积极意义。在日常运维工作中，总结避雷器出现的故障和原因，不仅仅是对正在运行的设备维护具有指导作用，同时对于以

后变电站设备选型、检测手段发展也具有指导意义。此外，还需要注意的时在做到设备完备以后还要加强操作人员的培训，做到硬件过硬、人员过硬，这样才能做到变电站的正常运行。

[1] 张玮钱，高玉明.电力系统过电压与绝缘配合[M].北京：清华大学出版社.

[2] 郑键，张国庆,等.氧化锌避雷器泄漏电流在线监测技术综述[J].继电器,2000,28(9)：12.