配电型氧化锌避雷器的故障分析及处理

易文胜

(中电投重庆分公司(中电远达),重庆 401122)

配电型氧化锌避雷器的故障分析及处理

易文胜

(中电投重庆分公司(中电远达),重庆 401122)

火力发电厂配备大量的高压电机及设备,为防止由于操作过电压引起设备损坏,一般在高压设备电源侧安装避雷器。由于避雷器安装在高压设备电源侧,一旦避雷器自身出现故障,不仅会影响设备运行,甚至影响到6KV整段母线的正常运行,造成故障扩大和检修范围扩大,所以避雷器的保护特性对设备安全异常重要。现场对氧化锌避雷器的保护特性的监控主要是停运时进行预防性试验,试验项目包括绝缘和直流泄漏电流检查,这种检查相对静态,能够发现已经存在问题的避雷器,但没有避雷器运行期间的泄漏电流的监控,无法防止避雷器在运行期间出现故障后对系统的影响。避雷器安装在配电盘内电缆间隔内,由于配电间与室外相连,冬季环境较低,在极端情况下出现盘柜电缆室结露,引起避雷器潮湿,避雷器器绝缘下降,在工频运行电压下发生短路故障,造成机组停运。本文重点就如何防范避雷器在运行受潮并提出防范措施。

氧化锌避雷器 绝缘 耐压 击穿 泄漏电流

1 引言

为有效保证电气设备在操作过压情况不受损坏,火电厂在电气设备进线端的高压盘柜内配备氧化锌避雷器,应该说对电气设备起到很好的保护效果。近些年复合硅橡胶技术的发展,避雷器外绝缘普遍采用这种材质,性能明显好于传统的瓷瓶避雷器。本文旨在分析一起特殊故障实例,探讨避雷器的密封性对避雷器绝缘的影响。

2 避雷器设备

某火力发电厂6kv采用的过电压吸收装置型号为HY3B-M-8/1,标称放电电流为3KA,额定电压为8KV,标称电流下残压为1KV。这是有机复合外套无间隙金属氧化锌避雷器,采用通流能力较强的氧化锌非线性电阻片叠加组装,密封于外套腔内,无任何放电间隙。在正常持续运行电压状态下,避雷器不动作,呈高阻状态。当大气过电压或操作过电压的幅值超过一定范围时,避雷器导通。由于氧化锌电阻片优良的非线性伏安特性,导通后其两端的残压被抑制在被保护设备的绝缘安全值以下,从而使电气设备受到保护。氧化锌电阻片通流容量大,保护残压低,电压响应迅速,是近十余年兴起的高性能新型限压元件。优点:由于采用硅橡胶外套,从根本上消除了瓷套式避雷器可能存在的外瓷套爆裂现象,并提高了防潮、耐污、抗老化、散热等性能,同时体积小重量轻,免于维修。缺点:在避雷器出线端存在封闭不严的隐患,检修试验时的提拉容易引起避雷器出线端密封松动;无泄露电流指示装置,不利于运行人员监视。

3 故障原因

电厂6kvPC段送风机开关柜在运行时速断保护动作跳闸,经检查发现开关柜电缆室内避雷器引线短路接地烧损。C相避雷器在运行中压敏电阻发生劣变,在运行电压下动作,导致C相避雷器接地,产生的大电流熔断C相避雷器引线,产弧熔断相邻A、B相避雷器引线,电弧引起的气浪冲击开关柜后盘门及泄压顶盖,引起盘门及顶盖变形,同时开关柜综合保护装置检测到C相接地电流,速断保护动作使送风机跳闸。

表1

图1

4 故障分析

故障后调阅6KV电气监控系统,母线电压正常,母线线电压为6．3KV,电压曲线波动范围在5%以内;设备开关在运行状态,没有启停操作,不存在操作过电压。调阅避雷器最近一次高压预试试验报告:主要开展了绝缘检查和U1mA及0．75U1mA直流耐压检查。

检查数据:(见表1)。

0．75U1mA试验电压一般比实际运行相电压(峰值)要高些,这样就很好模拟了实际运行下的泄露电流情况,要求≤50uA。

从图1可以看出,U1mA是反应避雷器是否受潮的一个拐点,一般避雷器受潮需要一个过程,所以监视运行工频电压下的泄漏电流对避雷器异常重要。本故障实际就是避雷器在运行时,由于盘柜电缆室内有潮气,加上避雷器出线端部密封受损,叠加因数造成避雷器受潮,避雷器受潮后最直观的反应是泄漏电流增加,长时间热效应累计,最后造成引线绝缘烧损短路。

5 措施建议

(1)电气配电间在设计时,既要考虑通风性又要兼顾防止盘柜受潮。将现配电室下通风口改为滤网加隔离板,在夏季需要降温时拉开隔离板通风,冬季拉上隔离板,防止外面冷空气进入室内,保证配电室干燥,防止盘柜结露。(2)将现有避雷器改为带有在线监视泄漏电流型,便于运行人员发现避雷器隐患,为采取措施争取时间。(3)根据对避雷器运行期间泄漏电流的分析,有重点地先检查其密封性,将其侵泡在温水中24小时,擦拭干净后检查绝缘。(4)目前火电厂6KV开关普遍采用真空断路器,开关的灭弧能力和同期都较好,这已经限制了操作过电压的发生,所以无间隙避雷器的电阻片的劣化大大减轻。建议金属氧化锌避雷器高压预试周期由每年雷雨季节前调整为2-3年一次,使用5年以后可根据运行时泄漏电流的增加,缩短预试周期,这样可减少避雷器频繁拆卸和提拉引线对出线密封的破坏,同时减少现场劳动强度。

6 结语

配电型避雷器在电厂使用广泛,数量较大,对保护电气设备异常重要。同时配电型避雷器往往与出线电缆、保护CT安装在一个间隔内,它本身的劣化后的短路将对设备安全运行带来扩大的影响。所以我们要通过运行监视加预防试验来发现避雷器的劣化规律,及时采取措施,防止事故扩大。

[1]交流电力系统金属氧化锌避雷器使用导则.DL/T804-2002.

[2]电力设备预防性试验规程.DL/T 596-1996.

[3]董振亚.电力系统的过电压保护[M].中国电力出版社,1997.62.