氧化鋅避雷器故障及爆炸事故分析與防范措施

童婷 趙海

（建德市供電局，浙江 杭州 311600）

1 MOA爆炸案例

1.1 MOA爆炸案例1

2010年9月城郊某110kV變電站10kV饋線F18線路進(jìn)行停電檢修，21：00左右完成檢修并恢復(fù)送電。在F18斷路器合閘的瞬間，其開關(guān)柜中的MOA爆炸，導(dǎo)致主變低后備保護(hù)動(dòng)作，進(jìn)而使得主變低壓側(cè)開關(guān)跳閘，造成了大面積停電事故。

MOA爆炸原因分析：（1）10kV MOA在選型時(shí)要考慮單相接地運(yùn)行的情況，在單相接地時(shí)中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)允許持續(xù)運(yùn)行2 h，這是為了提高供電可靠性的需要。該110kV變電站的10kV中性點(diǎn)是經(jīng)消弧線圈接地的，爆炸的MOA型號(hào)為Y5WZ-12.7/45，即 UR=12.7 kV，UC=6.6 kV，顯然 UR、UC的取值偏低。在UC選擇偏低的情況下，MOA需要長時(shí)間地承受工頻電壓的波動(dòng)，特別是在發(fā)生系統(tǒng)單相接地時(shí)，其需要承受線電壓，這更是加快了MOA老化的過程。而UR選擇偏低就造成MOA的起始動(dòng)作電壓偏低，甚至低于某些暫態(tài)過電壓的最大有效值。一旦存在較長時(shí)間的暫態(tài)過電壓，就會(huì)使得MOA反復(fù)動(dòng)作從而出現(xiàn)熱崩潰［1］。（2）爆炸的MOA所采用的瓷絕緣外套已運(yùn)行多年，事后根據(jù)對與其同期投運(yùn)的其他開關(guān)柜中MOA的檢查，可以發(fā)現(xiàn)這些MOA的瓷外套上都存在比較嚴(yán)重的污穢。這是因?yàn)榘惭b在開關(guān)柜中的MOA難以經(jīng)常停電進(jìn)行清掃，久而久之，就出現(xiàn)了比較嚴(yán)重的污穢。污穢所造成的危害主要是易引起污閃，對瓷套的絕緣性能降低較大。此外，瓷絕緣外套另外一個(gè)缺點(diǎn)就是隨著時(shí)間的推移，其密封膠圈就會(huì)慢慢失效。（3）F18饋線是架空與電纜混合的線路，其中占大半為電纜。由于電纜存在比較大的容抗，當(dāng)短路合閘瞬間，在這個(gè)暫態(tài)過程中，電源的電壓將對線路的電容以及電感充電。充電過程中，將在回路產(chǎn)生一個(gè)高頻振蕩的過程，從而形成暫態(tài)過電壓。這個(gè)振蕩過程中所累積的能量最終導(dǎo)致該MOA發(fā)生爆炸。

1.2 MOA故障案例2

2009年8月，某110kV變電站值班人員對I母B相避雷器進(jìn)行雷雨后檢查，發(fā)現(xiàn)其在線監(jiān)測儀測量到的泄漏電流超標(biāo)達(dá)1.4 mA，隨即又用紅外熱像儀對Ⅰ母三相避雷器進(jìn)行了紅外測溫。對紅外圖譜進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)B相避雷器上部第三節(jié)的瓷瓶相比于其他兩相有很明顯的發(fā)熱點(diǎn)，溫度為37.4℃，而正常相的溫度為28℃，此時(shí)環(huán)境溫度為20℃。據(jù)此可初步判斷B相避雷器的內(nèi)部可能發(fā)生了絕緣損壞故障。

發(fā)生故障的避雷器是2001年投運(yùn)的Y10W-108/268W1型避雷器，經(jīng)過停電檢測發(fā)現(xiàn)，避雷器直流參考電壓在1 mA直流電流條件下為36 kV，與規(guī)程所要求的145 kV相差太多。因此可確定該避雷器內(nèi)部存在缺陷，對其進(jìn)行解體檢查，該避雷器下部的密封圈已嚴(yán)重變形，且法蘭內(nèi)部以及部分緊固螺絲都存在明顯銹蝕痕跡，這說明B相避雷器內(nèi)部已經(jīng)嚴(yán)重受潮。

1.3 MOA故障案例3

2009年11月，某110kV變電站試驗(yàn)人員在進(jìn)行避雷器帶電檢測試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)該站Ⅱ母C相避雷器全電流為其他兩相的1.8～2倍，阻性電流則為3～4倍，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了相關(guān)試驗(yàn)規(guī)程的規(guī)定值。后經(jīng)停電進(jìn)一步試驗(yàn)，C相避雷器直流1 mA電壓為90kV，而交接試驗(yàn)值為154.3 kV；0.75U1mA下的泄漏電流則為78 μA，而交接試驗(yàn)值為18 μA，試驗(yàn)數(shù)據(jù)嚴(yán)重超標(biāo)。

故障原因分析：發(fā)生故障的避雷器型號(hào)為HY10W2102/266，2009年12月在該避雷器制造廠家對發(fā)生故障的避雷器進(jìn)行了解體檢查。避雷器的外觀較為完好，解體后發(fā)現(xiàn)其隔弧筒并無明顯的裂紋及縫隙，但避雷器上部存在空腔，注膠排氣孔與外部并沒有進(jìn)行密封，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)其中存在明顯的水滴，電極也有銹蝕痕跡，而其下部及彈簧并未有明顯銹蝕痕跡。通過與廠家溝通得知，在避雷器封裝出廠前，均應(yīng)采用合成材料來對注膠排氣孔進(jìn)行封實(shí)、填滿，以保證避雷器的密封性能。但現(xiàn)場解體的故障避雷器的注膠排氣孔并沒有填實(shí)，導(dǎo)致外界潮氣由此進(jìn)入避雷器內(nèi)部，造成了其內(nèi)部閥片受潮，使得避雷器各項(xiàng)指標(biāo)下降，無法滿足運(yùn)行要求［2］。

2 避雷器爆炸事故的防范措施

2.1 加強(qiáng)避雷器的運(yùn)行監(jiān)督

避雷器的受潮是一個(gè)長期的積累過程，特別是運(yùn)行時(shí)間超過10年的避雷器，其受潮導(dǎo)致內(nèi)部故障的概率是很大的。因此要特別注意加強(qiáng)運(yùn)行中避雷器的監(jiān)督。

（1）要加強(qiáng)定期巡視，并注意記錄避雷器計(jì)數(shù)器的泄漏電流數(shù)據(jù)。通過每個(gè)月對記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并繪制曲線，及時(shí)掌握泄漏電流的變化情況，一旦發(fā)現(xiàn)有突然增大等異常情況，就要及時(shí)匯報(bào)，并對避雷器進(jìn)行進(jìn)一步的帶電試驗(yàn)或停電試驗(yàn)。（2）加強(qiáng)每年雷雨季節(jié)前的避雷器帶電測試，一旦發(fā)現(xiàn)阻性電流值超過初始值的1.5倍的情況，就應(yīng)縮短檢測周期，并進(jìn)行紅外檢測診斷。而一旦檢測到阻性電流值為初始值2倍，就應(yīng)立即進(jìn)行停電檢查。

2.2 正確選取避雷器

要根據(jù)避雷器額定電壓、持續(xù)運(yùn)行電壓等參數(shù)來正確地選擇避雷器，確保其在運(yùn)行過程中滿足相應(yīng)的運(yùn)行要求。此外，在避雷器安裝之前為防范避雷器密封不良，應(yīng)對避雷器進(jìn)行嚴(yán)格的密封性測試。

2.3 嚴(yán)格做好避雷器的停電預(yù)試和帶電測試

對于避雷器的相關(guān)試驗(yàn)，一定要嚴(yán)格按照規(guī)程要求進(jìn)行。那些運(yùn)行年限較長的避雷器還應(yīng)縮短停電試驗(yàn)和帶電測試的周期。此外，在雷暴日較多的地區(qū)，避雷器的高壓年試可以相應(yīng)增加一次，即兩次分別在雷雨前后進(jìn)行，這樣可以更好地掌握避雷器的運(yùn)行狀況［3］。

2.4 增設(shè)避雷器監(jiān)測器

通過增設(shè)避雷器監(jiān)測器，將避雷器監(jiān)測器與避雷器串聯(lián)運(yùn)行，可以對避雷器的動(dòng)作次數(shù)進(jìn)行記錄，還可以實(shí)時(shí)地對避雷器泄漏電流的變化進(jìn)行在線監(jiān)測。而泄漏電流變化的相關(guān)數(shù)據(jù)可以及時(shí)地反映出避雷器運(yùn)行過程中因機(jī)械缺損或內(nèi)部受潮等造成的異常情況，盡早采取措施防止發(fā)生事故。

2.5 利用紅外熱像儀對避雷器運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測

應(yīng)普及紅外熱像儀在避雷器運(yùn)行監(jiān)測中的應(yīng)用，利用紅外熱像儀對避雷器的熱像圖譜進(jìn)行分析，一旦發(fā)現(xiàn)溫度分布不正常時(shí)，就要進(jìn)行跟蹤監(jiān)測或停電試驗(yàn)，避免發(fā)生事故。此外，在避雷器的日常維護(hù)中，也要及時(shí)對污穢進(jìn)行清掃。

3 結(jié)語

避雷器的故障及爆炸事故的原因主要是由于設(shè)備制造的缺陷、安裝質(zhì)量不良以及運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)?shù)仍斐傻?。因此需要在設(shè)備選型、安裝調(diào)試、運(yùn)行維護(hù)和定檢預(yù)試等方面嚴(yán)格把關(guān)，才能有效地控制避雷器故障及爆炸事故的發(fā)生。

［1］潘靜，吳漠云.一起氧化鋅避雷器爆炸事故分析及防治措施［J］.安徽電力職工大學(xué)學(xué)報(bào)，2003（9）：38～39

［2］張科，原會(huì)靜，秦曠，等.河南電網(wǎng)幾起氧化鋅避雷器故障分析及對策［J］.河南電力，2011（2）：22～24

［3］呂明，羅毅，楊旭，等.110kV復(fù)合外套金屬氧化物避雷器故障分析［J］.華北電力技術(shù)，2009（12）：40～43