于曉翔

（福建億力集團有限公司，福建 福州 350001）

0 引言

金屬氧化物避雷器有優(yōu)異的伏安特性和保護性能，在電力系統(tǒng)中已得到廣泛應(yīng)用，但常因內(nèi)部受潮引發(fā)故障，根源多集中在避雷器橡膠外套老化、密封膠老化或內(nèi)部抽真空不徹底［1-8］等，而本文提出的避雷器內(nèi)部受潮案例為極罕見的基建安裝和結(jié)構(gòu)設(shè)計缺陷共同導(dǎo)致，難以通過傳統(tǒng)技術(shù)發(fā)現(xiàn)，具有十分重要的參考意義。

現(xiàn)行的《國家電網(wǎng)有限公司十八項電網(wǎng)重大反事故措施》14.6.3.2規(guī)定：對運行15年及以上的避雷器應(yīng)重點跟蹤泄漏電流的變化，停運后應(yīng)重點檢查壓力釋放板是否有銹蝕或破損［9］。但實際案例表明，避雷器內(nèi)部故障發(fā)生最終環(huán)節(jié)多作用于防爆膜，僅檢查壓力釋放板無法準(zhǔn)確反映防爆膜的好壞，故在年檢過程中亟需運用一種無損技術(shù)對防爆膜狀況進行檢查。

2019年以來，福建省大規(guī)模推廣無線內(nèi)窺鏡技術(shù)用于防爆膜狀況檢查工作，使用過程中將內(nèi)窺鏡探頭從壓力釋放板處伸入避雷器內(nèi)部，通過WIFI將內(nèi)部圖像實時傳輸至手機，可直觀檢查防爆膜狀況的好壞，具有成本低、操作簡單的特點，并取得了顯著成果

1 隱患發(fā)現(xiàn)經(jīng)過

1.1 內(nèi)窺鏡檢查避雷器防爆膜情況

2020年4月13日，某500 kV變電站進行220 kV某線路間隔年檢，試驗人員在三相避雷器電氣試驗數(shù)據(jù)合格后（數(shù)據(jù)如表1 所示），運用內(nèi)窺鏡技術(shù)對避雷器防爆膜狀況進行檢查，發(fā)現(xiàn)三相避雷器上節(jié)法蘭壓板均存在不同程度的銹蝕現(xiàn)象（如圖1所示）。

圖1 法蘭壓板銹蝕Fig.1 Corrosion of flange plate

表1 避雷器電氣試驗數(shù)據(jù)Table 1 Electrical test data of lightning arrester

該避雷器為國內(nèi)某廠家生產(chǎn)，型號為：Y10W-204/532W，2008年7月出廠后至今，停電試驗、帶電測試及在線監(jiān)測數(shù)據(jù)均無異常。

1.2 開蓋檢查情況

為確定避雷器內(nèi)部法蘭壓板銹蝕程度和防爆膜狀況，試驗人員隨即對三相避雷器進行了開蓋檢查，發(fā)現(xiàn)存在以下問題：

1）基建安裝不規(guī)范

該避雷器上接線蓋板為四螺栓絲孔規(guī)格，而連接的導(dǎo)線線夾為兩螺栓絲孔規(guī)格（如圖2 所示），基建階段在導(dǎo)線線夾加工過程中未按圖施工，導(dǎo)致上接線蓋板剩余的兩螺栓絲孔日常均處于敞開狀態(tài)，雨水從中進入避雷器內(nèi)部。

圖2 避雷器基建安裝不規(guī)范Fig.2 Non-standard installation of lightning arrester infrastructure

2）廠家結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理

打開三相避雷器上接線蓋板后，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部法蘭壓板均存在不同的銹蝕（如圖3-圖5 所示），與內(nèi)窺鏡觀察圖像相符，其中A 相避雷器上節(jié)法蘭壓板銹蝕面積較大，B、C 相避雷器法蘭壓板部分銹蝕。三相避雷器防爆膜表面均存在鐵銹，同時C 相避雷器防爆膜處殘留有一定的積水。經(jīng)鏟除表面鐵銹后，確認(rèn)防爆膜暫未發(fā)生破裂。

圖3 A相避雷器內(nèi)部銹蝕情況Fig.3 Corrosion inside Phase A arrester

圖5 C相避雷器內(nèi)部銹蝕情況Fig.5 Corrosion inside Phase C arrester

2 過程推演及原因分析

2.1 過程推演

為推演隱患發(fā)展過程，現(xiàn)場選取其中一相避雷器清理銹蝕后進行模擬實驗，通過從避雷器上接線蓋板空余的螺栓絲孔處倒入一定數(shù)量的礦泉水，發(fā)現(xiàn)水流進入避雷器內(nèi)部后，會在防爆膜所處凹槽處積水（與圖5中C相避雷器狀況相似）→積水高過該凹槽后向法蘭壓板表面發(fā)展→積水覆蓋法蘭壓板→通過排水孔排出部分積水→法蘭壓板表面殘余的水分導(dǎo)致銹蝕發(fā)展（與圖4中B相避雷器狀況相似）→銹蝕發(fā)展至防爆膜（與圖3 中A 相避雷器狀況相似），推演發(fā)展過程與經(jīng)排序后的圖5→圖4→圖3照片相吻合。

圖4 B相避雷器內(nèi)部銹蝕情況Fig.4 Corrosion inside Phase B arrester

2.2 原因分析

該避雷器與國內(nèi)某其他廠家生產(chǎn)的Y20W-420/950 型避雷器結(jié)構(gòu)進行比對，發(fā)現(xiàn)二者存在結(jié)構(gòu)設(shè)計差異，一是Y20W-420/950 型避雷器在防爆膜和法蘭壓板上方設(shè)有與其等徑的防雨罩（如圖6 所示），可阻擋上方滲入的雨水，問題避雷器無防雨罩設(shè)計；二是Y20W-420/950 型避雷器防爆膜所在水平面高過法蘭壓板（如圖7所示），如滲入雨水會自然流向法蘭壓板，后經(jīng)排水孔排出，大幅降低銹蝕概率，問題避雷器防爆膜處為凹槽設(shè)計，積水后會蔓延至法蘭壓板表面，促使銹蝕現(xiàn)象發(fā)生。

圖6 Y20W-420/950型避雷器法蘭壓板防雨罩Fig.6 Rain cover of flange plate of Y20W-420/950 arrester

圖7 Y20W-420/950型避雷器防爆膜Fig.7 Bursting diaphragm of Y20W-420/950 arrester

3 結(jié)論

本次發(fā)現(xiàn)問題的10W-204/532W型避雷器基建安裝不規(guī)范，線夾未按圖施工，導(dǎo)致避雷器內(nèi)部進水隱患。同時該型號避雷器廠家結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，法蘭壓板和防爆膜上方未設(shè)計防雨封板，防爆膜水平面高度低于法蘭壓板，易形成積水凹槽，造成銹蝕隱患。

該型號避雷器防爆膜位于兩層法蘭壓板之間，一旦上壓板發(fā)生銹蝕后會膨脹變形，膨脹力作用于防爆膜上后，防爆膜受到一個向下的剪切力，當(dāng)形變足夠大時就會漲破防爆膜，使避雷器的密封被破壞，導(dǎo)致避雷器內(nèi)部受潮，絕緣強度迅速下降，從而發(fā)生內(nèi)部擊穿。

經(jīng)咨詢廠家，2013年后該廠避雷器的改型已在防爆膜表面使用一層鋁膜覆蓋，并使用防水膠封堵（如圖8所示），同時在防爆膜及法蘭壓板上方加裝了防雨罩（如圖9 所示），并對避雷器法蘭壓板材質(zhì)配方進行調(diào)整，加強抗腐蝕性。

圖8 改進型避雷器內(nèi)部結(jié)構(gòu)1Fig.8 Internal structure(1)of improved arrester

圖9 改進型避雷器內(nèi)部結(jié)構(gòu)2Fig.9 Internal structure(2)of improved arrester

4 處理措施及建議

4.1 處理措施

對發(fā)現(xiàn)問題的避雷器現(xiàn)場進行了除銹處理，在上接線蓋板、法蘭壓板、防爆膜表面涂抹二硫化鉬，并在上接線蓋板四周和螺栓絲孔涂抹了防水材料（如圖10和圖11所示）。

圖10 處理后的避雷器1 Fig.10 The treated arrester(1)

圖11 處理后的避雷器2Fig.11 The treated arrester(2)

運用無人機排查，發(fā)現(xiàn)該變電站同批次安裝的5個同廠家間隔避雷器均存在同類問題，制定當(dāng)年停電計劃，在采取上述措施處理的基礎(chǔ)上，將原四孔接線蓋板更換為新設(shè)計的雙孔接線蓋板（如圖12所示），提升防水防潮性能，在運期間加強設(shè)備帶電檢測及紅外測溫工作，次年對該型號避雷器統(tǒng)一進行技改更換。

圖12 雙孔接線蓋板Fig.12 Double-hole wiring cover plate

4.2 建議

針對本次案例提出相關(guān)建議：

1）避雷器廠家在設(shè)計相關(guān)結(jié)構(gòu)時應(yīng)充分考慮防爆膜及法蘭壓板進水受潮的可能，設(shè)計多種措施防雨防潮；

2）現(xiàn)場驗收應(yīng)對關(guān)鍵的隱蔽環(huán)節(jié)拍照留檔，條件具備時使用無人機等新技術(shù)進行輔助；

3）設(shè)備運行過程中，加強在線監(jiān)測和帶電測試技術(shù)運用，及時發(fā)現(xiàn)各類設(shè)備隱患；

4）設(shè)備年檢過程中，在執(zhí)行十八項反措的基礎(chǔ)上，推廣運用內(nèi)窺鏡技術(shù)對避雷器防爆膜進行檢查，同時搜集不同型號避雷器的內(nèi)部設(shè)計結(jié)構(gòu)，杜絕相關(guān)隱患。