李志強(qiáng)　楊育峰　蒲憑山

（陜西有色天宏瑞科硅材料有限責(zé)任公司，陜西 佳縣　719208）

在工廠(chǎng)供配電系統(tǒng)中，經(jīng)常會(huì)遇到操作過(guò)電壓或雷電過(guò)電壓，而且如果過(guò)電壓值超過(guò)配電系統(tǒng)中電氣設(shè)備的耐壓值，就會(huì)造成電氣設(shè)備事故，進(jìn)而使供電中斷，影響工廠(chǎng)供配電的可靠運(yùn)行，甚至?xí)?dǎo)致整個(gè)工廠(chǎng)停車(chē)，發(fā)生安全事故。所以為了提高供電的可靠性，減少過(guò)電壓對(duì)電氣設(shè)備帶來(lái)的損害，工廠(chǎng)供配電系統(tǒng)中一般均裝設(shè)避雷器。

變壓器在電力輸送過(guò)程中起著十分重要的作用，對(duì)化工廠(chǎng)更是起到至關(guān)重要的作用，因?yàn)橐坏┕收贤ｋ姡蜁?huì)對(duì)工廠(chǎng)造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，所以根據(jù)國(guó)家規(guī)范，為了保護(hù)變壓器高壓繞組防止被擊穿，某新建化工廠(chǎng)對(duì)全廠(chǎng)12臺(tái)110kV變壓器本體高壓側(cè)均裝設(shè)屏蔽式插接避雷器。

屏蔽式插接避雷器不僅具有金屬氧化物避雷器的特性?xún)?yōu)點(diǎn)，而且更重要的是，產(chǎn)品外部采用金屬殼體全屏蔽，利用固體絕緣插拔式配合安裝，可觸摸，防觸電、使用方便、性能可靠等優(yōu)點(diǎn)，在供配電系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。此屏蔽式插接避雷器由兩部分組成，一部分為避雷器內(nèi)錐，環(huán)氧樹(shù)脂材料，起絕緣作用；另一部分為避雷器芯體，即外露部分（如圖1所示）。

圖1　避雷器結(jié)構(gòu)圖

本文對(duì)該化工廠(chǎng)110kV變壓器跳閘事故進(jìn)行了分析診斷，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況判斷為避雷器內(nèi)錐炸裂引起的變壓器差動(dòng)保護(hù)、重瓦斯、壓力釋放動(dòng)作。通過(guò)對(duì)該屏蔽式插接避雷器的拆除分解、變壓器運(yùn)行工況和避雷器實(shí)際的安裝情況分析，找出了避雷器炸裂的主要原因。

1　事件經(jīng)過(guò)

某新建化工廠(chǎng)1號(hào)110kV變壓器電氣交接試驗(yàn)均合格，于2017年6月26日11點(diǎn)順利投運(yùn)，空載24h一切正常。

2017年6月28日16點(diǎn)19分電氣監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警顯示1號(hào)110kV變壓器差動(dòng)保護(hù)、重瓦斯、壓力釋放超大保護(hù)跳閘動(dòng)作，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)查看為變壓器B相避雷器芯體與內(nèi)錐連接處往外噴油（如圖2所示）。

圖2　1號(hào)變壓器現(xiàn)場(chǎng)圖

根據(jù)避雷器的結(jié)構(gòu)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，初步判斷避雷器內(nèi)錐炸裂，導(dǎo)致變壓器保護(hù)動(dòng)作跳閘。

2　避雷器拆卸檢查

事故發(fā)生后，立即對(duì)該變壓器B相避雷器進(jìn)行了拆卸和外觀(guān)檢查。外觀(guān)檢查發(fā)現(xiàn)避雷器芯體沒(méi)有異常，只是避雷器芯體與內(nèi)錐連接處外噴油。

隨后，對(duì)避雷器芯體進(jìn)行了拆卸，發(fā)現(xiàn)該變壓器避雷器內(nèi)錐炸裂（分別如圖3和圖4所示），對(duì)變壓器內(nèi)壁有明顯的放電痕跡（如圖4所示）。經(jīng)檢查還發(fā)現(xiàn)避雷器內(nèi)錐底部有明顯的水珠（如圖 3所示），且固定避雷器芯體的4個(gè)螺絲孔中其中的1個(gè)有手工攻絲的痕跡。

圖3　避雷器內(nèi)錐

圖4　放電現(xiàn)象

從現(xiàn)場(chǎng)觀(guān)察發(fā)現(xiàn)，避雷器內(nèi)錐對(duì)變壓器內(nèi)壁進(jìn)行了放電，造成環(huán)氧樹(shù)脂內(nèi)錐底部及變壓器內(nèi)壁被熏黑的現(xiàn)象。也可以說(shuō)明，避雷器內(nèi)錐對(duì)變壓器內(nèi)壁持續(xù)放電造成內(nèi)錐炸裂的原因。

3　變壓器運(yùn)行工況分析

該避雷器裝設(shè)在110kV變壓器的一次側(cè)，且這種屏蔽式插接避雷器在110kV變壓器上是第一次應(yīng)用。所以非常有必要對(duì)變壓器運(yùn)行的工況進(jìn)行分析，以查清故障原因。

1）操作過(guò)電壓

該廠(chǎng)是新建化工廠(chǎng)，且變壓器剛投入運(yùn)行29h，所帶負(fù)荷只是部分照明燈和空調(diào)設(shè)備，110kV側(cè)及10kV側(cè)都沒(méi)有任何操作，可以明確不是操作過(guò)電壓造成的。

2）雷擊過(guò)電壓

根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀缶仲Y料，故障前該地區(qū)的天氣顯示為晴天，所以該廠(chǎng)110kV變電站及與之相連的線(xiàn)路不會(huì)有雷擊現(xiàn)象，可以排除雷電過(guò)電壓的影響。

4　原因分析

造成變壓器本體上避雷器炸裂的主要原因有操作過(guò)電壓、雷電過(guò)電壓、變壓器內(nèi)部放電故障、避雷器內(nèi)部缺陷、內(nèi)部受潮等。初步排除操作過(guò)電壓和雷電過(guò)電壓后分析其他原因。

4.1　變壓器內(nèi)部故障

事故發(fā)生后，立即對(duì)該臺(tái)變壓器油樣進(jìn)行取樣分析，油樣結(jié)果顯示總烴、乙炔和氫含量均超標(biāo)，判斷變壓器內(nèi)部發(fā)生放電現(xiàn)象。

變壓器廠(chǎng)家對(duì)變壓器繞組的直流電阻、鐵心的絕緣電阻、繞組的絕緣電阻進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果表明均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，所以判斷變壓器本體內(nèi)部沒(méi)有發(fā)生故障。

4.2　避雷器缺陷

該廠(chǎng)使用的是西安神電電器有限公司 CM110屏蔽式插接避雷器，是首次應(yīng)用在110kV變壓器上的。主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1　避雷器主要參數(shù)

根據(jù)電氣交接試驗(yàn)規(guī)范及避雷器廠(chǎng)家的說(shuō)明書(shū)，在投運(yùn)前需要對(duì)其進(jìn)行交接試驗(yàn)，主要項(xiàng)目為避雷器絕緣電阻、直流1mA參考電壓和泄漏電流的測(cè)量，其結(jié)果（見(jiàn)表2、表3）均符合產(chǎn)品要求。初步排除避雷器內(nèi)部缺陷。

表2　避雷器絕緣電阻

表3　避雷器直流參考電壓及泄漏電流

4.3　內(nèi)部受潮

該避雷器安在安裝完成后，避雷器一周有凹槽，雨天凹槽內(nèi)有積水，導(dǎo)致避雷器固定法蘭鋼板（如圖1所示）下接觸面浸泡在水里，后來(lái)發(fā)現(xiàn)此缺陷后，使用密封膠將該凹槽全部密封。

B相避雷器拆開(kāi)時(shí)，發(fā)現(xiàn)內(nèi)錐底部有水珠，如圖3所示。由于設(shè)計(jì)和工藝過(guò)程控制不嚴(yán)的避雷器會(huì)出現(xiàn)密封系統(tǒng)有缺陷現(xiàn)象，所以初步判斷由于變壓器設(shè)計(jì)原因造成避雷器周?chē)e水導(dǎo)致避雷器內(nèi)錐受潮，且發(fā)現(xiàn)此缺陷后只是用密封膠將凹槽密封，沒(méi)有拆卸避雷器進(jìn)行檢查，長(zhǎng)時(shí)間將會(huì)造成內(nèi)錐結(jié)露，導(dǎo)致放電現(xiàn)象。

4.4　安裝缺陷

將避雷器拆卸后，發(fā)現(xiàn)固定避雷器芯體的一個(gè)螺孔不對(duì)應(yīng)，有明顯的攻絲痕跡。后經(jīng)避雷器廠(chǎng)家證實(shí)，安裝避雷器時(shí)，發(fā)現(xiàn)螺栓帶不上，現(xiàn)場(chǎng)在螺孔上進(jìn)行了攻絲，攻絲導(dǎo)致避雷器內(nèi)錐受損。

通過(guò)上述分析得出，避雷器安裝上的缺陷造成內(nèi)錐受損，而避雷器內(nèi)錐受潮發(fā)生放電加劇了內(nèi)錐的損壞，進(jìn)一步造成內(nèi)錐炸裂，對(duì)變壓器內(nèi)壁放電，進(jìn)而導(dǎo)致變壓器油中氣體含量發(fā)生變化引起變壓器差動(dòng)、重瓦斯、壓力釋放超大動(dòng)作而跳閘。

5　結(jié)論

110kV變壓器本體一次側(cè)加裝避雷器是一次新的應(yīng)用，為了避免由于避雷器故障而導(dǎo)致變壓器跳閘：①要加強(qiáng)設(shè)備生產(chǎn)的過(guò)程監(jiān)督和設(shè)備驗(yàn)收；②在實(shí)時(shí)跟進(jìn)安裝過(guò)程，發(fā)現(xiàn)安裝問(wèn)題應(yīng)及時(shí)討論確定合適的安裝方案；③要加強(qiáng)運(yùn)行過(guò)程的監(jiān)督，此避雷器沒(méi)有選裝計(jì)數(shù)器，建議加裝計(jì)數(shù)器，在運(yùn)行過(guò)程中記錄計(jì)數(shù)器的泄漏電流，定期對(duì)數(shù)據(jù)繪制曲線(xiàn)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)泄漏電流增大及時(shí)匯報(bào)并進(jìn)行帶電或停電測(cè)試，以預(yù)防事故的發(fā)生。