某110kV變電站在進行10kV線路送電時，運行人員通過后臺監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)10kVⅡ段電壓不平衡（10kV母聯(lián)斷路器在分閘狀態(tài)），Ua=61.4kV,Ub=74.1kV,Uc=50.9kV, 3U0=30V。

運行人員查看10kVⅡ段保護裝置， Ua=60.9V,Ub=100.1V,Uc=38.1V,Uab=123.3V，Ubc=103.1V，Uca=75.0V，3U0=31.2V。并且保護裝置所有數(shù)據(jù)波動較大。

通過分析以上數(shù)據(jù)，變化前10kVⅡ段系統(tǒng)相電壓不平，線電壓也不平衡。運行人員隨機將10kVⅡ段電壓不平衡退出運行，通過觀察10kVⅡ段電壓互感器、避雷器外觀無損壞痕跡。

1、設備故障檢查過程

1.1 外觀檢查情況

通過現(xiàn)場對10kVⅡ段電壓互感器、避雷器進行外觀檢查，并無發(fā)現(xiàn)有放電、損壞等現(xiàn)象。電壓互感器二次端子接線無松動跡象。

1.2 電壓互感器檢查試驗

針對10kV系統(tǒng)相電壓不平，線電壓也不平衡。根據(jù)實際工作經(jīng)驗，首先對該電壓互感器一次繞組末端“N”進行緊固檢查，未發(fā)現(xiàn)松動或斷線跡象。同時對該電壓互感器進行電氣試驗，表1為相應試驗數(shù)據(jù)。

表1 10kVⅡ段電壓互感器試驗數(shù)據(jù)

從表1試驗數(shù)據(jù)結果，查找電氣試驗規(guī)程，電壓互感器的直流電阻互差未超出規(guī)程規(guī)定的±5%，絕緣電阻大于規(guī)定值1000 MΩ、繞組變比未超出規(guī)程規(guī)定的±5%。根據(jù)狀態(tài)檢修規(guī)程，屬于正常狀態(tài)，排除電壓互感器對電壓不平衡的影響。

1.3 避雷器檢查試驗

由于電壓互感器和避雷器存在電氣上的連接，所以排除電壓互感器的故障原因外，隨即對避雷器進行電氣試驗檢查，表2為試驗數(shù)據(jù)。

表2 10kVⅡ段避雷器試驗數(shù)據(jù)

從表2試驗結果可知， C相絕緣電阻為0，B相絕緣電阻為200MΩ.A相絕緣電阻為100000 MΩ。B相和C相絕緣電阻小于規(guī)程規(guī)定的1000 MΩ。直流試驗：A相避雷器在1mA直流泄露電流對應的電壓值為26.3k

取其電壓75%（26.3×0.75=19.4 kV）泄露電流小于50μA。B、C兩相直流試驗失敗。檢查至此，確定為10kVⅡ段系統(tǒng)避雷器發(fā)生故障，從而引起電壓的不平和數(shù)據(jù)的起伏變化。

2 故障原因分析

分析認為，由于系統(tǒng)中的C相避雷器絕緣電阻為零，C相其內(nèi)部金屬彈片發(fā)生完全變形，導致其化學結構發(fā)生不可逆的變化，失去其固有的電氣性能。

B相避雷器絕緣電阻為200MΩ，其內(nèi)部金屬氧化物彈片未完全發(fā)生變形，其避雷器的電氣性能未完全失去其固有的電氣性能。

通過采集到的電壓數(shù)據(jù)可以得知，由于B相避雷器未完全失去電氣性能，承受工作電壓時，其內(nèi)部的金屬彈片發(fā)生導通、斷裂的交替變化，從而出現(xiàn)了B相電壓的變化。同時判斷C相電壓變化是由于該相避雷器的電氣性能發(fā)生變化過長、持續(xù)時間較長，可能起始于B相之前，終止于B相之后。

當避雷器承受高于持續(xù)運行電壓的工頻交流耐壓時，避雷器的工作特性取決于避雷器的生產(chǎn)工藝水平。隨后將該廠家生產(chǎn)的避雷器定義為1號試品，并選取具有良好生產(chǎn)工藝和電氣性能的南陽金冠避雷器定義為2號試品，進行耐壓試驗、溫度變化試驗、直流泄露電流試驗。

首先進行交流耐壓試驗，并觀察避雷器外觀變化，表3為相應試驗數(shù)據(jù)。

表3 交流耐壓試驗時的發(fā)熱情況

完成交流耐壓試驗后，進行溫度變化試驗，并用紅外成像儀記錄試品溫度變化，表4試驗數(shù)據(jù)。

表4 溫度變化試驗對比情況

完成溫度變化試驗后，進行直流泄漏電流測試試驗，用微安表或者毫安表監(jiān)測泄漏電流值，表5為相應試驗數(shù)據(jù)。

表5 直流泄漏電流測試試驗

完成試驗后，試驗人員解體了#1試品的故障避雷器，具體情況見圖1、2、3。通過圖片發(fā)現(xiàn)，1#試品故障避雷器頂端密封不嚴，硅橡膠外套與閥體之間粘合不嚴，有明顯空隙，長期運行必然受潮，同時1號試品玻璃纖維樹脂產(chǎn)生裂紋，閥芯外部為瓷制品，解體后發(fā)現(xiàn)瓷套多處斷裂，閥芯已斷成多節(jié)，嚴重老化，不滿足運行要求。

圖1 1號試品分解圖

圖2 1號試品玻璃纖維樹脂產(chǎn)生裂紋

圖3 1號試品瓷套多處斷裂、老化

查找出故障原因，更換10kV系統(tǒng)Ⅱ段避雷器，重新投入后，通過后臺監(jiān)控系統(tǒng)：Ua=61.1kV,Ub=61.3kV,Uc=60.9kV,3U0=2.3V 運行人員隨機測量保護裝置電壓，數(shù)據(jù)如下Ua=60.9V,Ub=60.1V,Uc=59.1V,Uab=100.3V，Ubc=100.1V，Uca=100.0V，3U0=0.2V。系統(tǒng)電壓恢復正常，故障消除。

3 結?論

本文中筆者利用交流耐壓、溫度變化、直流泄露試驗等多種方法對故障避雷器進行了診斷分析。通過試驗結果得出，10kVⅡ段避雷器存在制造工藝的缺陷，致使避雷器在承受超過額定電壓時，避雷器發(fā)生完全形變，失去固有的電氣特性。同時為防止此類故障再次發(fā)生，總結如下經(jīng)驗。

1、加強10kV系統(tǒng)電氣設備在投運前的驗收工作， 其中，斷路器、電壓互感器、避雷器的驗收工作尤為重要。

2、在以后的工作中吸取此次事故的教訓，加強此類設備的檢查、校驗、電氣試驗工作，發(fā)現(xiàn)問題及時進行處理。尤其此次避雷器所暴露的問題，在10kV系統(tǒng)開關柜進行工頻交流耐壓時，確保母線設備間隔的避雷器處于退出狀態(tài)。當工頻交流耐壓超過避雷器持續(xù)運行電壓時，加壓試驗不能超過1分鐘，如果時間過長，容易導致避雷器的熱膨脹，從而引起避雷器失去其固有的電氣性能。?

3、在電氣設備運行、試驗、檢修發(fā)現(xiàn)問題時，應高度重視、認真分析，結合理論知識與現(xiàn)場實際情況，徹底解決故障，防止故障電器設備的帶電運行。

本文編自《電氣技術》，論文標題為“一起10kV系統(tǒng)電壓不平的分析及處理”，作者為張浩然、劉靜、梁睿。