GIS氧化锌避雷器异响原因分析及处理

GIS氧化锌避雷器异响原因分析及处理

发表时间：2019-09-19T10:45:39.320Z 来源：《电力设备》2019年第8期作者：寇正

[导读] 摘要：目前，我国是科技发展的新时期，对避雷器进行阻性电流测试、SF。

（内蒙古电力科学研究院内蒙古呼和浩特市 010020）

摘要：目前，我国是科技发展的新时期，对避雷器进行阻性电流测试、SF。气体成分分析、X射线检查、超声波检查及返厂拆解检查，确定避雷器异响是由于外部振动引起了避雷器内部芯体的非刚性绝缘部件振动摩擦发出。通过制定有效的整改措施，整改后避雷器未再发出异常响声。该次避雷器异响的处理经验，为今后类似异常的处理分析提供借鉴与参考。

关键词：氧化锌避雷器；异响；振动；非刚性绝缘部件

引言

随着我国的综合国力在不断的加强，社会在不断的进步，TYD是国产电容式电压互感器型号，线路TYD的作用是抽取线路电压，以往还能起到耦合电容的作用，与阻波器和高频滤波器配合，用于载波通讯。目前，国产电容式电压互感器在110kV及以上电压等级的变电站应用广泛，几乎代替了所有电磁式电压互感器的现场应用。当前变电站保留的作用主要有两个：第一，抽取电压并入线路保护屏，再接入测控屏及监控后台；第二，与电压监视继电器配合，用于电气联锁接地刀闸的操作。结合滤波器的取消，需要改动二次回路，目前无规范化作业指导，容易导致二次接地线错接，投入运行后，损坏设备。

1故障描述

某变电站运行检修人员发现E01间隔内部有异响，有种“咯咯咯”持续不断的声音，用手触摸避雷器壳体有明显的振感，使用超声波局放测试仪器检测发现避雷器壳体处有局放，初步判断避雷器有异常，需停电对避雷器进行检修并更换。

2原因分析

2.1异响原因

该厂家的110kV相同结构避雷器被使用在很多工程上，绝大多数工程没有出现过类似异响，据避雷器厂家反馈仅有2个工程现场出现了类似异响。通过对2个异响避雷器工程的安装环境确认，没有异响的工程使用在无外来振动的环境，而2个有异响的下程均使用在有外部振动的环境，初步判断避雷器异响与外部振动有关。为了确认现场外部振动对避雷器的影响，对现场进行振动测试，使用带有d}14孔与MS螺纹孔的不锈钢片将传感器与待测位置附近的螺杆进行刚性联结，使用DH5923动态信号测试仪采集GIS在运行时的各测点的振动(加速度)信号。由测试结果可知，变电室墙面、地面加速度幅值为0.09g，同时用手触摸墙体时有一定的振感，经确认该工程GIS安装在发电机附近，一楼为发电机，GIS设备在二楼，当发电机按照750r/min的转速转动，此时引起的激励最大，引起的激励导致变电室的墙面和地面振动。异响的避雷器加速度振幅0.06g，未发生异响的避雷器及其余部位加速度振幅仅为0.dlg,说明异响的避雷器受到外部振动后本身振动较大。110kV避雷器芯体采用笼式结构，使用4个支撑杆与2个支撑环固定电阻片，电阻片与支撑环、支撑环与支撑杆之间都留有2一3mm间隙。当外部环境振动传递给避雷器时，避雷器内部芯体的非刚性绝缘部件会发生振动，现场响声即来自该非刚性绝缘部件的振动。该振动受外部振源影响较大，外部振动幅值越大，则发出的异响也越大。支撑环与支撑杆2个零件材质均为环氧纤维玻璃树脂，理论上振动时的摩擦不会产生异物，但是长期运行情况下，持续的振动摩擦可能会影响弹性绝缘件机械强度，存在断裂失效风险引发质量事故。GIS设备异常部位避雷器支架振动最为严重，较大的振动被传递到了避雷器壳体上，从而引起了避雷器内部异响。综上所述分析，避雷器异响是由于外部振动引起了避雷器气室内零件运动摩擦发出。

2.2处理与防范措施

（1）目前光纤通讯的普及，载波通讯逐步在淘汰，而线路TYD依旧保留电压抽取作用，俗称电压抽取装置，必须做好电气原理图的修正，保证现场与原理图一致，保障线路TYD的正常运行。（2）加强继保人员的技术培训力度，加深对一次设备线路TYD的探究，特别是与二次连接部分的原理，需明晰每一个一次、二次元器件的作用。改变接线方式后，通过各项试验，保证接线的正确性和可靠性。（3）结合停电计划制定核查培训方案，对不同型号的线路TYD的电气原理接线进行核查，保证实际接线与现场一致。同时，由技能技术专家开展培训，并形成培训教材。（4）深化培训成果，滚动修编现场的作业指导书，将线路TYD的相关工作项目纳入作业指导书，列出各种引起谐波、引起间隙放电等危险点，以及对应的控制措施，实实在在服务于现场的安全生产工作。(5）对避雷器部位的支架进行加固，增加2个抱箍，抱箍底座焊接在v形托的支架上;同时支架上浇注混凝土墩子，用于增加支架强度。(6）避雷器壳体和支架之间增加橡胶缓冲垫，减轻支架振动对避雷器的影响。

2.3避雷器结构

避雷器的核心部件是氧化锌电阻片压敏陶瓷，陶瓷材料的固有特性为静态受力强度高，不能经受冲击动载荷，特性决定了氧化锌电阻片设计为柔性结构。GIS避雷器的内部结构，设计原理是按照110kV系统绝缘保护、配合及GB11032相关标准的要求将氧化锌电阻片串联装配成持续耐受系统电压的一个电气元件，避雷器运行过程中释放过电压、吸收线路放电等工况会造成氧化锌电阻片迅速升温(高达数百℃)，而温升势必造成氧化锌电阻片体积膨胀，串联的氧化锌电阻片组须设计成一个端部带弹簧的笼式弹性结构。

3技术探究

根据电容分压器的分析原理，计算得出线路正常运行时，Uc2=4.8kV，考虑补偿电抗器L，中间变压器T的接地分压，计算得出放电间隙P2两端电压Up2约为10000V，故造成间隙保护长期放电。根据分析可知，当取消有避雷器的载波结合设备J，严格按照现场的电气原理接线，明晰放电保护间隙P2的作用在于保护运行中的有避雷器的载波结合设备J，当有避雷器的载波结合设备J因载波通讯取消而被取消时，必须重新设计电气原理图，将δ接线柱直接因接地线到一次接地桩，图4为消除结合滤波器J的TYD二次接线原理图，形成可靠的接地保护，图中，C1为高压电容，C2为中压电容，T为中间变压器，L为补偿电抗器，P2为保护放电间隙，Z为阻尼装置，J为有避雷器的载波结合设备，δ为低压端子，ax为二次ax绕组端子。待线路检修状态后，检查有避雷器的载波结合设备J的δ接线柱到一次接地桩的接地线，即中压电容器C2的N接地线，重新紧固并做好各项试验，试验合格后启动运行后，线路TYD恢复正常运行。

结语

(I）通过对避雷器阻性电流测试、SF6气体成分分析、X射线透视检查及厂内拆解检查，避雷器未发现明显异常。(2)避雷器的异响是由于外部振动引起避雷器内部零件振动摩擦发出。(3)GIS产品附近有较大振源，要求设计阶段需考虑该振动对GIS产品的影响，采取必要的措