依据运行中持续电流变化判断MOA受潮劣化的不确定性

2014-11-28李铁滨杨俊海梁之林

吉林电力 2014年4期

李铁滨，杨俊海，梁之林，刘聪

（1.国网吉林省电力有限公司培训中心，长春 130062；2.国网通化供电公司，吉林通化 134001；3.国网吉林省电力有限公司电力科学研究院，长春 130021；4.国网白城供电公司，吉林白城 137000）

全电流、阻性电流检测不仅可以发现MOA（金属氧化物避雷器）受潮缺陷，还可以分析电阻片的老化［1］。若MOA 阀片受潮或老化，运行持续电流中的阻性电流将增大。准确地检测运行中的持续电流，对于分析MOA 的状态十分有效［1］。下面以3个带电检测运行实例，分析MOA 运行中持续电流受结构、元件绝缘性能、阀片劣化同期性等影响因素，指出只依据运行中持续电流变化判断MOA 是否进水受潮、阀片老化有一定的不确定性。

1 MOA 受潮劣化案例

1.1 TD变220 kV MOA进水受潮

a.例行红外检测。发现220 kV Ⅰ母A 相MOA 温度异常。热像图分析，A 相MOA 上节整体均匀发热，下节上中部、下部呈现低温度区，中下部局部温度较高，A 相下节与B 相下节发热区域同位置最大温差6.5K，A 相上节与B 相上节最大温差6.6K，远超过标准［2］规定的温差不大于0.5～1.0K的缺陷认定值。

b.运行中持续电流检测。标准［3］规定：110（66）kV 及以上金属氧化物避雷器，阻性电流初值差不超过50%，且全电流不超过20%。220kVⅠ母线MOA 运行中持续电流检测数据见表1。通过与历史数据及同组间其他MOA 的测量结果相比较做出判断，彼此应无显著差异。当阻性电流增加0.5倍时应缩短试验周期并加强监测，增加1倍时应停电检查。本组MOA A 相全电流减小33%，以B相为基数阻性电流增加13.25%。等比例修正A 相阻性电流将比B相增大69.88%，A 相可能存在异常，按标准［3］要求应加强监测。

c.红外检测。从红外检测数据可以看出A 相MOA 下节严重进水受潮，为危急缺陷。A 相MOA立即停电更换，并在实验室进行了模拟试验和解体检查。

d.直流试验。A 相下节绝缘电阻的初值由高于13 000 MΩ 下降至124 MΩ，U1mA的初值由不低于150.0kV 下降至39.7kV，75%U1mA泄漏电流无法测量，TD220kV 变电站220kVⅠ母线MOA 直流试验数据见表2，MOA 底座绝缘使用绝缘测试仪测量绝缘阻值为零。

e.交流试验。施加127.3kV 交流电压22min时拍摄红外热像图，温场分布与现场拍摄的热像图相同。测量MOA 运行电压下的全电流、阻性电流，以B相为基数，A 相MOA 全电流1 147μA，增大98.44%，阻性电流1485μA，增大794.6%。MOA上节分压102.0kV，下节分压25.3kV。

表1 TD变220 kVⅠ母线MOA运行中持续电流检测数据 μA

表2 TD220 kV变电站220 kVⅠ母MOA直流试验数据

f.解体检查。MOA 下节上部铁件结合部硅胶开裂进水，各阀片水渍严重，阀片内孔表面积有大量结晶盐类，严重过热导致阀片釉色变化。MOA下节33支阀片，绝缘电阻值1 000 MΩ 以上8片，200～500 MΩ7片，20～200MΩ8片，20MΩ以下10片。

1.2 LJ220 kV 变电站3支220 kV MOA 下节阀片受潮劣化

a.变电站例行红外检测，发现该站2组220kV MOA 3 支下节温场分布异常，主变一次MOA A相、B相下节与C相下节同位置温差分别为1.9K、3.5K，220kV 主母MOA B 相下节与A 相、C 相下节同位置最大温差2.9K，超过标准［2］规定缺陷认定值。

b.进行MOA 运行中持续电流检测，持续电流的全电流、阻性电流均较前次检测增大（见表3）。以220 kV主母MOA 上次检测数据（见表3）为基数等比换算，主变一次MOA B相全电流增大13.55%，阻性电流增大56.32%，按标准［3］要求应加强监测，但MOA阻性电流已超过制造商给出的250μA 的控制值。主变一次MOA A 相全电流增大－1.11%，阻性电流增大36.79%，按标准［3］规定不能认定为缺陷。主母MOA B相全电流增大－3.06%，阻性电流增大4.98%，按标准［3］规定判定为正常。

c.MOA 运行中持续电流分析与红外检测数据分析结论不一致，以红外检测数据判定温场异常的3支MOA 下节均受潮阀片劣化，相间同位置温差超过2.0K 的2支判定为危急缺陷，超过1.0K 但小于2.0K 的1支判定为严重缺陷。

表3 LJ变MOA运行中持续电流检测数据 μA

d.停电试验，红外检测判定存在缺陷的3 支MOA 下节U1mA试验电压分别比初值降低了6.78%、10.00%、14.00%，0.75U1mA泄漏电流均超过50μA，超过标准［3］MOA U1mA初值差不超过±5%、0.75U1mA漏电流初值差不超过30%（或50 μA）的规定，均不合格（见表4）。

表4 LJ变220 kV MOA直流试验数据

e.解体检查，发现MOA 上部阀片多片过热变色，阀片大面积水渍，为MOA 制造过程中元件干燥不良。

1.3 SCZ220 kV 变电站220 kVⅠ母线MOA 阀片劣化

a.SCZ 220kV 变电站例行红外检测，发现220 kVⅠ母线MOA 温场分布异常，以C 相为基数比较，上节中上部相间同位置温差A 相2.1 K、B 相2.2K，B相下节相间同位置温差0.6K（见图1的a和b），超过标准［2］规定缺陷控制值。

图1 SCZ220 kV变电站例行红外检测的热像图及其分析图

b.MOA 运行中持续电流检测数据见表5。MOA 运行中持续电流受检测环境温度影响均有小幅等比例增长，以C 相为基数等比换算，全电流A相增大4.16%，B 相增大4.23%，阻性电流A 相增大－14.28%，B相增大－2.91%。按标准［3］规定应判定为正常。

表5 SCZ220 kVⅠ母线MOA运行中持续电流检测数据 μA

c.MOA 运行中持续电流检测结论与红外检测数据分析结论不一致，以红外检测数据判定A 相、B相MOA 上节受潮阀片劣化，为危急缺陷，B 相下节温场异常为受上节影响，不认定为缺陷。

MOA 直流试验，A 相、B 相MOA 上节直流U1mA试验电压、0.75U1mA泄漏电流均超过标准［3］缺陷控制值，B相下节试验参数合格，与红外检测诊断的结论相符。

2 MOA 运行中持续电流检测分析

2.1 MOA等值电路参数分析

MOA 由电阻、电容电气量构成，无缺陷MOA的电阻与容抗比为1∶10左右，阻抗角一般为6.5°左右。对于MOA 阀片，其等值电路应为阻容并联，整支MOA 则为阀片阻容并联再串联，等值电路见图2。

图2 MOA 等值电路

MOA 单片电阻片阻抗Zi、MOA 总阻抗Z 的数学公式为：

式中：ri为单阀片等值电阻，xci为单阀片等值电抗；n为阀片数量。

a.单阀片等值电阻变化近似与电阻阻值成正比，等值容抗变化近似与电阻阻值的平方成正比，即当阀片受潮劣化电阻降低后，容抗下降的速度远快于电阻下降的速度，劣化阀片分压快速下降，决定了阀片阻性电流量绝对值不能增大。

b.MOA 各阀片上的电压主体按容抗分布，劣化阀片容抗降低，承载的电压成比例降低，正常阀片承载的电压升高，电压、电流曲线运行点上移，MOA全电流、阻性电流同时上升。

c.MOA 阀片串联结构和产品电压、电流曲线，决定了少量阀片劣化后不会导致阻性电流跃升，只有较多阀片劣化，MOA 仍正常的阀片分压上升到进入电压、电流曲线拐点以上的曲线段，持续电流的阻性电流才能以比容性电流更大的幅值上升，离曲线拐点越向上阻性电流增长的幅值越大。

2.2 MOA运行参数分析

a.MOA 运行在0.64～0.75倍MOA 额定电压区间，MOA 电压、电流曲线变化基本处于直线段。

b.MOA 运行时主要由容抗承受电场电位，交流耐受电压较高，与直流参考电压试验截然不同。

c.MOA 少数阀片受潮劣化初期，绝缘材料等值介电常数减小，有损极化增强，导致受潮劣化阀片发热，但仍能承载较高运行电压，MOA 的持续电流的全电流、阻性电流基本不变。

d.MOA 少数阀片受潮劣化后期和中期，绝缘阻值低于200 MΩ，阀片承载电压下降至原承载电压的4%以下，极化发热量极小，MOA 上出现低温区，MOA 持续电流的全电流、阻性电流小幅等比例增加。

e.受潮劣化阀片较多，正常阀片承载电压增加较大，超过0.75 倍MOA 额定电压，MOA 持续电流、阻性电流增长进入曲线段，阻性电流增加幅度远大于全电流增加幅度，本文只有TD 变MOA 正常阀片运行电压达到0.96 倍额定电压，全电流增大98.44%，阻性电流则增大794.6%，与理论推导结论相同，其他2个案例按照规程规定电流都没有超过规定值，与红外检测结果不一致。