伊國(guó)鑫
【摘 要】 本文介紹了一起中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中,因氧化鋅避雷器內(nèi)部閥片受潮而引起單相接地后,引發(fā)避雷器爆炸事故的現(xiàn)象;并結(jié)合故障避雷器的解體,分析出氧化鋅避雷器自身設(shè)備的不良受潮是導(dǎo)致這次事故的主要原因。最后,從設(shè)備運(yùn)維的角度提出了一些反事故措施及合理化建議,預(yù)防同類事故再次發(fā)生。
【關(guān)鍵詞】 氧化鋅避雷器 絕緣受潮 爆炸 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)
氧化鋅避雷器是電力系統(tǒng)中保護(hù)其他電力設(shè)備安全運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備,它具有良好的非線性伏安特性。在電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。但在實(shí)際運(yùn)行中,由于長(zhǎng)期受工頻電壓的作用,加上內(nèi)部閥片容易老化和受潮,導(dǎo)致避雷器溫度升高最后發(fā)生爆炸。因此,為保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定,防止事故擴(kuò)大,對(duì)避雷器相應(yīng)故障進(jìn)行科學(xué)的分析與探討。本文結(jié)合避雷器解體,分析了一起35kV電容器組避雷器爆炸事故的故障原因,并提出相應(yīng)建議,防止同類事故再次發(fā)生。
1 事故簡(jiǎn)況
2016年5月15日,08時(shí)44分16秒,某330kV變電站#1電容器組避雷器A、C相發(fā)生爆炸,#1電容器組進(jìn)線#3521斷路器保護(hù)動(dòng)作分閘。
2 故障設(shè)備檢查
主變低壓側(cè)系統(tǒng)為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)。故障后,檢查主變低壓側(cè)保護(hù)故障錄波圖,發(fā)現(xiàn),06時(shí)38分21秒,故障錄波啟動(dòng),低壓側(cè)三相電壓畸變,C相電壓降低,A、B相電壓增大,系統(tǒng)中性點(diǎn)電壓偏移。8時(shí)44分16秒,A、C相短路,主變低壓側(cè)過流保護(hù)啟動(dòng),經(jīng)過15ms,斷開#3521短路器,主變低壓側(cè)保護(hù)將故障電容器組切除。
對(duì)故障相避雷器拆卸和外觀檢查。發(fā)現(xiàn)在避雷器端蓋處有電弧燒傷痕跡,A相故障避雷器復(fù)合外套已被炸飛(圖1),內(nèi)部環(huán)氧樹脂絕緣套筒上存在大量燒傷及放電痕跡,C相故障避雷器環(huán)氧樹脂絕緣套筒上存在貫穿性放電通道(圖2)。C相故障避雷器經(jīng)解體后,發(fā)現(xiàn)氧化鋅閥片護(hù)套表面大面積潮濕(圖3),在端蓋處存在明顯水跡(圖4)。
3 故障原因分析
從上面的檢查可以得出,氧化鋅避雷器本體密封不嚴(yán)造成內(nèi)部受潮,形成潮氣放電通道,環(huán)氧樹脂絕緣套筒沿面放電是引起避雷器爆炸的主要原因。
無(wú)間隙金屬氧化鋅避雷器的等值電路可以近似地用非線性電阻R和電容C的并聯(lián)電路來表示,避雷器的泄漏電流IX由阻性電流分量IR和容性電流分量IC組成,其電流、電壓向量圖如圖5所示。
在正常運(yùn)行情況下,流過避雷器的電流主要是容性電流,阻性電流只占很小的一部分。當(dāng)閥片老化、避雷器受潮、內(nèi)部絕緣部件受損以及表面污穢嚴(yán)重時(shí),而阻性電流大大增加,導(dǎo)致泄漏電流增大。由于加工工藝控制不嚴(yán)的產(chǎn)品會(huì)出現(xiàn)密封系統(tǒng)不良等問題,運(yùn)行中避雷器吸附環(huán)境中的潮氣,從而使阻性電流顯著增大。當(dāng)受潮嚴(yán)重時(shí),阻性電流可能接近或超過容性電流;當(dāng)受潮程度進(jìn)一步加劇,將會(huì)由于內(nèi)部結(jié)露而導(dǎo)致沿面擊穿,造成避雷器爆炸。
本次事故中,故障避雷器C相首先由于內(nèi)部受潮而發(fā)生擊穿后,C相導(dǎo)通接地,此時(shí),A、B相電壓升高為線電壓,系統(tǒng)中性點(diǎn)電壓升高為相電壓,其向量圖如圖6所示。
由于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng),在發(fā)生單相接地后,可持續(xù)運(yùn)行2h。在06時(shí)38分21秒故障發(fā)生后,系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行,此時(shí)C相電壓電壓持續(xù)降低(由于電容作用),A、B相電壓升高至線電壓運(yùn)行(升高√3倍),在持續(xù)線電壓下,避雷器阻性電流增大,同時(shí)由于A相避雷器內(nèi)部受潮嚴(yán)重,泄露電流突增,在9時(shí)44分16秒,A相避雷器擊穿,此時(shí)A、C相避雷器短路,產(chǎn)生短路電流,主變低壓側(cè)過流保護(hù)啟動(dòng),在15ms后切除#3521斷路器。
4 總結(jié)及建議
通過以上分析,可以看出在氧化鋅避雷器生產(chǎn)過程中絕緣筒澆注時(shí)工藝不良,造成避雷器密封不嚴(yán),陰雨天氣時(shí),水汽進(jìn)入使絕緣筒內(nèi)壁和閥片受潮,導(dǎo)致極間絕緣電阻驟降,最終致使泄漏電流突增導(dǎo)致避雷器爆炸。
為了避免氧化鋅避雷器同類事故的發(fā)生,一方面應(yīng)加強(qiáng)對(duì)設(shè)備選型和訂貨的把關(guān);另一方面,在避雷器日常運(yùn)行過程中應(yīng)加強(qiáng)運(yùn)行監(jiān)督,并發(fā)揮帶電檢測(cè)技術(shù)的運(yùn)用,主要包括:
(1)定期巡視,并將避雷器計(jì)數(shù)器的泄漏電流數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄,每月對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。對(duì)泄漏電流突然增大的應(yīng)及時(shí)匯報(bào)。
(2)每年雷雨季節(jié)前,應(yīng)加強(qiáng)避雷器的帶電檢測(cè)工作,當(dāng)帶電檢測(cè)阻性電流與初始值的偏差大于50%時(shí),應(yīng)縮短檢測(cè)周期,并安排相應(yīng)停電檢測(cè)。
(3)定期開展紅外測(cè)溫工作。當(dāng)發(fā)現(xiàn)紅外熱像異?;蛳嚅g溫差超過規(guī)定時(shí),應(yīng)采用其他試驗(yàn)手段進(jìn)行分析。
(4)氧化鋅避雷器新設(shè)備驗(yàn)收時(shí),應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行密封性檢查,發(fā)現(xiàn)密封不良時(shí),及時(shí)更換。
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