一起避雷器外絕緣沿面放電及溫度異常的排查與分析

一起避雷器外絕緣沿面放電及溫度異常的排查與分析

Summary：一起沿海站內(nèi)避雷器發(fā)生溫度升高和沿面放電的典型案例，通過(guò)紅外測(cè)溫及紫外成像等檢測(cè)手段，分析了溫度升高的原因和緊急程度，排除了避雷器內(nèi)部老化或發(fā)熱，避免了一次不必要的500kV聯(lián)網(wǎng)通道停運(yùn)。Keys：避雷器；紅外測(cè)溫；紫外成像；絕緣老化引言：避雷器作為電壓至熱型電力設(shè)備，由于其內(nèi)部老化與受潮有可能反應(yīng)到溫度升高，一旦發(fā)生將引起高度重視，并且通常采用緊急停運(yùn)方式進(jìn)行處置，但是避雷器外絕緣發(fā)生積鹽和臟污引發(fā)沿面放電同樣會(huì)引起表面溫度升高，此種情況下可以綜合考慮緊急程度決策更為合理的處置方式，避免不必要的重要線路通道的停運(yùn)，而紫外成像對(duì)于設(shè)備外絕緣放電評(píng)估是一種非常有效的方式，有一定的實(shí)際研究意義。海南聯(lián)網(wǎng)工程某500kV站型號(hào)為3EP3444-5PK54-2UA1瓷套外絕緣金屬氧化物避雷器，單相共計(jì)四節(jié)，于2009年6月30日投運(yùn)，2019年3月10日（已持續(xù)多天雨霧天氣）巡維人員發(fā)現(xiàn)該避雷器區(qū)域電暈放電聲增強(qiáng)，以避雷器B相最為強(qiáng)烈，夜間可見(jiàn)明顯局部電弧放電（避雷器B相從上向下第二節(jié)與第三節(jié)連接法蘭上部與瓷套連接處）。避雷器三相外瓷套均有星星點(diǎn)點(diǎn)的輝光放電情況。隨后通過(guò)開展有效的跟蹤排查與分析討論，正確判斷設(shè)備狀態(tài)，成功避免了一起不必要的500kV聯(lián)網(wǎng)通道停運(yùn)，形成了一起避雷器外絕緣沿面放電及溫度異常的排查與分析處置的典型案例：一、設(shè)備安裝位置及所處氣候和環(huán)境：海底電纜終端并聯(lián)避雷器，海纜終端站地處瓊州海峽南岸，近海僅百米，高溫高濕高鹽分，每年1-3月份持續(xù)雨霧天氣，設(shè)備外絕緣沿面放電問(wèn)題突出。二、跟蹤排查情況（一）紫外成像測(cè)試與分析：1、3月10日采用紫外成像儀測(cè)試三相避雷器放電光子數(shù)，三相外絕緣最大光子數(shù)CNT均超過(guò)兩萬(wàn)，以避雷器B相從上向下第二節(jié)與第三節(jié)連接法蘭處達(dá)到峰值。2、2019年3月12日中午，在天氣轉(zhuǎn)晴后，現(xiàn)場(chǎng)直觀感受避雷器電暈聲明顯減小，避雷器區(qū)域電暈放電聲明顯減弱，但是測(cè)試三相放電光子數(shù)CNT最大部位依然在一萬(wàn)以上?？梢钥闯鲭S著天氣轉(zhuǎn)晴，空氣濕度下降，避雷器B相及A、C相紫外成像中放電光子量明顯下降。初步判斷造成避雷器沿面放電主要原因?yàn)椋罕砻娣e鹽在水分的作用下生成了游離的導(dǎo)電離子，降低了瓷裙表面絕緣強(qiáng)度，而在天氣轉(zhuǎn)晴后絕緣強(qiáng)度得到恢復(fù)，放電明顯減弱。3、2019年3月12日下午16時(shí)，再次出現(xiàn)雨霧天氣，現(xiàn)場(chǎng)感受到電暈放電聲恢復(fù)前兩天類似的情況，采用紫外測(cè)試儀整體開展了測(cè)試，三相避雷器紫外測(cè)試數(shù)據(jù)沿外套從上向下。可以看出紫外成像光子數(shù)，三相避雷器均呈現(xiàn)統(tǒng)一的大致規(guī)律，即從上節(jié)至下節(jié)放電光子數(shù)先增大再減小，大概在第二、三節(jié)連接法蘭處達(dá)到峰值，這也印證了紫外成像及夜巡發(fā)現(xiàn)避雷器B相第二、第三法蘭處放電最為強(qiáng)烈。（二）紅外成像測(cè)試與分析：1、2019年3月11日與3月12日現(xiàn)場(chǎng)開展了避雷器三相紅外測(cè)溫，可以看出由于天氣轉(zhuǎn)晴，三相避雷器溫度較前一日均有所升高，11日相間溫差為2.1℃，12日相間溫差為1.4℃。2、3月13日避雷器夜間開展紅外測(cè)溫（測(cè)試時(shí)環(huán)境溫度24℃），顯示避雷器B相從上向下第二節(jié)與第三節(jié)連接法蘭上部與瓷套連接處溫度與A、C兩相相同部位平均偏差達(dá)7.7℃，經(jīng)過(guò)反復(fù)多角度測(cè)量，發(fā)現(xiàn)沿B相該連接部位沿瓷套圓周移動(dòng)180°對(duì)側(cè)法蘭面未發(fā)生電弧放電時(shí)溫度為28℃，起弧之后溫度升高為34.1℃；避雷器B相未發(fā)生局部沿面放電位置（28℃）平均較A、C兩相高3℃左右，并且三相避雷器均大概呈現(xiàn)從上向下外瓷套溫度逐漸遞減的趨勢(shì)。（三）夜巡時(shí)使用燈光照射觀察發(fā)現(xiàn)A、B、C三相避雷器PRTV涂層表面整體均有白色不均勻鹽污，B、C兩相較A相積鹽更為嚴(yán)重。（四）由于該避雷器底座均存在絕緣降低的缺陷，故未能開展運(yùn)行電壓下的交流泄露電流測(cè)試。三、沿面放電及溫度異常發(fā)生機(jī)理分析：（一）由于該避雷器安裝于近海環(huán)境，避雷器的傘裙表面聚集了大量的鹽分，在干燥狀態(tài)下不能形成自由導(dǎo)電離子，在出現(xiàn)大的風(fēng)雨時(shí)還有可能被沖刷一部分，但是在毛毛雨、霧、露等不利天氣時(shí)，積鹽將被水分所濕潤(rùn)，電導(dǎo)增大，在工作電壓下的泄露電流大增。泄露電流產(chǎn)生熱量，一方面使得鹽污電導(dǎo)增加，一方面又可能使水分蒸發(fā)、污層烘干較快，造成整個(gè)外絕緣不同部位電導(dǎo)分布無(wú)規(guī)律性，電場(chǎng)分布不均，部分電場(chǎng)強(qiáng)度足以引起表面空氣的碰撞電離，即開始電暈放電或輝光放電，呈現(xiàn)出來(lái)的表象就是：避雷器三相外瓷套均有星星點(diǎn)點(diǎn)的輝光放電情況。（二）由于瓷套電場(chǎng)強(qiáng)度分布極不均勻，最集中區(qū)域的輝光放電很容易轉(zhuǎn)變成有明亮通道的局部電弧放電。放電過(guò)程中一方面電弧被拉長(zhǎng)，電壓尚不足以維持電弧燃燒，電弧即熄滅，另外電流每一周波兩次過(guò)零點(diǎn)，兩重作用促使局部電弧呈現(xiàn)“滅弧-重燃”的交替變化。呈現(xiàn)出來(lái)的就是：避雷器B相從上向下第二節(jié)與第三節(jié)連接法蘭上部與瓷套連接處明顯的沿面放電。（三）由于局部放電時(shí)，電弧對(duì)外絕緣表面的加熱造成了避雷器B相沿面放電最顯著部位（從上向下第二節(jié)與第三節(jié)連接法蘭上部與瓷套連接處）溫度與A、C兩相相同部位平均偏差達(dá)7.7℃。（四）由于避雷器B相表面電場(chǎng)分布更為不均，紫外測(cè)試放電光子數(shù)較A、C相更高與避雷器B相未發(fā)生局部沿面放電位置平均較A、C兩相高3℃左右的情況相吻合。結(jié)論：分析認(rèn)為，避雷器B相外絕緣局部溫度較A、C兩相偏差的原因?yàn)榫植垦孛娣烹婋娀〖訜崴?，避雷器?nèi)部不存在過(guò)熱缺陷，雖然沿面放電長(zhǎng)時(shí)間惡化是有可能演變成沿面閃絡(luò)，但是當(dāng)前沿面放電的電弧長(zhǎng)度大大小于缺陷定級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的1/3絕緣長(zhǎng)度，滿足設(shè)備缺陷定級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于終端避雷器規(guī)定：避雷器有局部、間隙性放電現(xiàn)象，構(gòu)成一般缺陷?？紤]該避雷器所在通道為500kV聯(lián)網(wǎng)通道，承擔(dān)著重要的負(fù)荷及后備作用，當(dāng)前缺陷尚未達(dá)到停運(yùn)處理的緊急程度，但是結(jié)合持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的雨霧天氣，為防止出現(xiàn)設(shè)備外絕緣閃絡(luò)等故障發(fā)生，對(duì)運(yùn)維策略進(jìn)行如下調(diào)整：在沒(méi)有開展避雷器外絕緣停電清污之前，巡維護(hù)人員每周1、3、5開展一次避雷器特巡同時(shí)開展紅外測(cè)溫及紫外成像測(cè)試，密切關(guān)注避雷器相間溫差、本體溫升、外絕緣沿面放電的發(fā)展趨勢(shì)（運(yùn)維策略原要求為每周開展2次避雷器巡視，每月開展2次紅外測(cè)溫）。后續(xù)利用計(jì)劃停電機(jī)會(huì)開展了避雷器三相外絕緣徹底清污，并且消除底座絕緣缺陷、開展避雷器三相電氣試驗(yàn)（絕緣電阻、直流1mA電壓U1mA及0.75U1mA下的泄漏電流測(cè)試），結(jié)論與最初預(yù)判保持一致，避雷器性能良好，僅為外絕緣鹽分過(guò)高導(dǎo)致沿面放電。Reference：Q/CSG1206007-2017電力設(shè)備檢修試驗(yàn)規(guī)程[S].《變電一次設(shè)備缺陷定級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（運(yùn)行分冊(cè)）》（南方電網(wǎng)公司生技函