金属氧化物避雷器故障分析及防范措施

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(国网安徽池州市供电公司，安徽 池州 247000)

1 引言

MOA具有通流容量大、动作反应快、保护性能好、结构简单等优点，因而逐渐取代了其他类型的避雷器，普遍应用在电力系统的各个环节，成为电力系统中过电压防护的主要设备。避雷器能否可靠运行是影响电力系统安全稳定运行的一个重要因素[1-5]，故障发生后对故障原因进行测底的排查、分析是电力系统故障处理的重要环节。本文对750kV MOA故障现象及原因进行了分析，并提出了一些相应的防范措施，为防止电力系统发生类似故障提供了一定的理论和现实依据。

2 设备故障情况说明

Ⅰ线线路保护Ⅰ、Ⅱ动作，7510、7512开关A相分闸。7512断路器重合闸动作，A相重合于永久故障，跳三相、7510断路器三相跳闸。检查发现Ⅰ线避雷器A相有大量浓烟冒出。故障前全厂出力300MW，1号机组运行、2号机组停机备用，750kV系统两串全接线运行，Ⅰ线、 II线运行，断路器跳闸时系统无操作。电厂一次主接线如图1所示。

图1 电厂一次电气线

相关的线路保护、断路器保护、均正确动作。初步判断Ⅰ线线路保护Ⅰ、保护Ⅱ动作，7510、7512开关A相分闸。7512断路器重合闸动作，A相重合闸失败，跳三相、7510断路器三相跳闸。现场检查发现Ⅰ线避雷器A相有大量浓烟冒出。根据以上信息，初步判断为Ⅰ线A相避雷器发生接地故障。

3 故障检查情况

3.1 故障设备基本情况

该避雷器安装位置在Ⅰ线高压电抗器之前，运行时间近3年。避雷器的额定电压为648kV，持续运行电压498kV，标称放电电流20kA。

3.2 现场检查情况

现场情况如下：Ⅰ线A相避雷器监测器已损坏。其内部元件从表盘处脱出；避雷器压力释放装置全部动作，地面上散落着压力释放装置动作后脱落的防爆板碎片。检查后，发现第二节避雷器瓷套表面有开裂现象，瓷套伞裙有少量断裂掉落；其余三节避雷器瓷套外观均完好。整只避雷器瓷套外部除喷弧口处，其余部分未见电弧放电通道痕迹，初步排除了沿面闪络的可能性。

3.3 Ⅰ线A相避雷器解体检查情况

对A相避雷器解体检查，由于第二节避雷器瓷套在现场更换过程中已破碎成多段，解体工作先从第二节展开，发现以下情况：

(1)避雷器除第二节外，其余三节瓷套均完好，表面无裂纹和闪络痕迹。第二节瓷套出现开裂现象，在吊装过程中部分瓷套受力导致脱落，使得隔弧筒部分露出，隔弧筒烧蚀严重，瓷套外表面亦未见闪络痕迹。见图2。

(2)第二节避雷器瓷套靠近上法兰胶装处存在一条裂纹，沿裂纹将瓷套敲碎后发现，裂纹断面有水渍和尘土沉积痕迹，长度约有15cm，沉积痕迹非常明显。见图3。

图3 第二节避雷器靠近上法兰出瓷套裂纹断面情况

(3)现场检查第二节避雷器顶部及底部的盖板及密封装置情况，盖板上密封圈的痕迹完整清晰，密封面无锈蚀，密封橡胶圈状况良好，未见老化现象，第二节避雷器顶部及底部的密封状况未见异常。见图4。

图4 第二节避雷器顶部法兰盘及密封圈

(4)检查第二节避雷器阀片后发现，阀片端面有大量因受潮而形成的水渍，阀片受潮情况严重，但未见因大电流通过导致阀片损毁迹象。见图5。

图5 第二节避雷器阀片受潮情况

(5)其余三节避雷器情况较为类似，瓷套完好，隔弧筒表面有熏黑痕迹，并未见电弧烧蚀迹象，避雷器阀片呈有工频大电流通过后的热崩溃状，部分阀片开裂。见图6。

3.4 电厂避雷器试验情况

对Ⅰ线A相避雷器进行测试，测试内容包括避雷器绝缘电阻、直流1mA参考电压以及泄漏电流测试。两次试验结果中，A相第二节直流1mA参考电压虽略有变化，但仍在合理变化范围内，其余项目试验结果均为合格。

图6 其余三节避雷器情况

4 故障原因分析

(1)故障起因是由于第二节避雷器受潮导致内部闪络后，其余三节避雷器在工频电压长期作用下，阀片热崩溃导致贯穿性击穿，造成线路跳闸。

(2)第二节避雷器经检查后，排除了因自身密封件失效导致受潮的可能性。仔细检查后发现第二节避雷器瓷套靠近上法兰胶装处存在一条较长裂纹，判此裂纹是导致避雷器受潮的原因。在瓷套裂纹断面处有明显的水渍和尘土长期作用痕迹，长度约为15cm。当水汽大量侵入避雷器内部后，在环境温差的作用下冷凝形成水滴并附着在瓷套内壁以及隔弧筒上，致使其绝缘性能下降。在高电压、强电场作用下，瓷套内壁及隔弧筒表面开始出现局部放电电弧。随着局放现象的不断发展，其他组件也逐渐开始受损，直至第二节避雷器内部击穿。当第二节避雷器击穿后，其余三节避雷器的荷电率升至95%，再加上避雷器自身的电压不均匀系数11%，意味着这三节避雷器将在1.05倍的额定电压下长期工作。因此避雷器长时间不良工况运行最终导致A相避雷器全部击穿，造成线路跳闸故障。而线路跳闸后开关的重合闸动作对避雷器形成二次冲击，加剧了避雷器的损坏程度。故障形成示意见图7。

图7 故障形成图

(3)此次避雷器故障是由于瓷套裂纹引起第二节避雷器元件受潮而产生的，属于偶发现象。

5 故障防范措施

(1)加强避雷器带电检测工作。

(2)加强在网避雷器性能检查工作。消除安全隐患。

(3)加强避雷器监测器管理工作。对存在不良工况的监测器予以及时处理。

(4)加强成品出厂后的管理工作。加强成品出厂后存放、运输、以及安装环节的质量管控。

6 总结

本文针对某电厂750kV MOA故障，根据故障现象及电气试验情况，对故障原因进行分析，针对此类故障提出了相应的防范措施，为防范类似故障提供一定的理论和现实依据，以期促进金属氧化物避雷器安全运行水平的提高。

[1] 颜喜平,李景禄,敬亮兵.110kV输电线路防雷措施的实验验证[J].电瓷避雷器,2009(8):40-43.

[2] 左文启,顾渊博.220kV金属氧化物避雷器红外热缺陷及处理分析[J].电瓷避雷器,2010(1):26-28。

[3] 苏文宇,汪晓明,胡宏宇.220kV金属氧化物避雷器带电测试异常的处理[J].电瓷避雷器,2008(3):32-375.

[4] 曹小龙,张四江,曹小虎,带电测试法对MOA测量数据的影响[J].电瓷避雷器,2005(6):24-275。

[5] 李庆玲,程济兵,张明智.避雷器的常见故障及红外诊断[J].电瓷避雷器,2007(2):30-33。