10 kV配電網(wǎng)避雷器常見故障分析及對策研究

葉 航

(國網(wǎng)浙江蘭溪市供電公司，浙江 金華 321100)

10 kV配電網(wǎng)避雷器常見故障分析及對策研究

葉 航

(國網(wǎng)浙江蘭溪市供電公司，浙江 金華 321100)

首先介紹了10 kV配電網(wǎng)避雷器的常見故障，進(jìn)而對故障原因進(jìn)行了分析，最后有針對性地提出了相應(yīng)的預(yù)防對策。

10 kV配電網(wǎng)；避雷器；故障；對策

0 引言

作為一種極為有效的防雷措施，10 kV配電網(wǎng)中已經(jīng)越來越多地安裝10 kV避雷器來保護(hù)電力設(shè)備和輸電線路的運(yùn)行安全。但實(shí)際運(yùn)行實(shí)踐表明，10 kV避雷器本身具有缺陷，其引起的故障會導(dǎo)致避雷器無法對保護(hù)范圍以內(nèi)的電力設(shè)備和輸電線路進(jìn)行很好的保護(hù)，甚至還會造成電力設(shè)備和輸電線路的損壞，若事故未得到及時(shí)控制而進(jìn)一步擴(kuò)大，還會造成10 kV配電網(wǎng)的大面積停電事故。因此，對10 kV避雷器常見故障產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并有針對性地采取措施進(jìn)行預(yù)防，具有極強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

1 10 kV配電網(wǎng)避雷器故障情況

10 kV避雷器的常見故障大都是由于遭受了雷擊、外部污閃或自身的產(chǎn)品質(zhì)量存在問題等造成。10 kV避雷器在遭受雷擊時(shí)，可能由于過大的雷電過電壓，導(dǎo)致避雷器內(nèi)部的氧化鋅閥片爆裂，或由于累積效應(yīng)，使避雷器內(nèi)部的絕緣性能不斷劣化，最終造成避雷器的絕緣筒炸裂。而長期在污染比較嚴(yán)重的地區(qū)運(yùn)行，也會造成10 kV避雷器外部積污，當(dāng)積污達(dá)到一定程度時(shí)，在潮濕氣候下避雷器表面就容易形成沿面放電，導(dǎo)致外部污閃。此外，諸如密封不嚴(yán)等質(zhì)量問題所導(dǎo)致的內(nèi)部受潮致使10 kV避雷器熱擊穿的事故也時(shí)有發(fā)生。浙江省某地區(qū)過去3年共發(fā)生158起10 kV避雷器故障，其中，由于其內(nèi)部氧化鋅閥片爆裂所引起的共有119起，約占故障總數(shù)的75.32%；絕緣筒炸裂故障共24起，約占故障總數(shù)的15.19%；外部污閃所引起的共有15起，約占故障總數(shù)的9.49%[1]。

1.1 故障實(shí)例1

2013年5月某天，在雷陣雨氣候條件下，10 kV饋線A相發(fā)生接地短路故障，后經(jīng)巡線發(fā)現(xiàn)1個(gè)10 kV避雷器被擊穿，更換損壞的避雷器后，線路送電成功。將損壞的10 kV避雷器解體后發(fā)現(xiàn)，其硅橡膠材質(zhì)的外套已經(jīng)破裂，且有明顯的電弧通道在避雷器閥片的側(cè)面，但并沒有發(fā)現(xiàn)所有4片避雷器閥片存在破裂或破碎情況，這說明避雷器閥片的絕緣并未劣化。這是因?yàn)槿绻情y片絕緣劣化所造成的避雷器擊穿，其故障表現(xiàn)形式應(yīng)該是避雷器閥片爆炸而不是側(cè)閃。最終分析結(jié)論為10 kV避雷器的絕緣筒與閥片之間存在空氣氣隙，在呼吸作用下，潮氣侵入氣隙并積聚于避雷器閥片的側(cè)面，從而導(dǎo)致閥片側(cè)面的絕緣下降，在雷電過電壓作用下發(fā)生了側(cè)面閃絡(luò)，并形成電弧通道，導(dǎo)致避雷器被擊穿。

1.2 故障實(shí)例2

2013年8月某天，某10 kV饋線發(fā)生跳閘且重合閘不成功，經(jīng)巡線發(fā)現(xiàn)10 kV饋線#31桿的B相和C相10 kV避雷器有白色的放電痕跡。將避雷器拆下進(jìn)行測量，其U1 mA為25.6 kV，0.75U1 mA下的泄漏電流為6 μA，絕緣電阻則大于1 000 MΩ，相比于其出廠時(shí)的技術(shù)參數(shù)相差并不大，因此說明避雷器閥片的絕緣并未損壞。后經(jīng)仔細(xì)查看現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)，避雷器的安裝點(diǎn)高度比絕緣子要低，這使得污穢很容易在10 kV避雷器表面堆積，加之事故發(fā)生之前有連續(xù)數(shù)日的陰雨天氣，空氣濕度較大，當(dāng)積污達(dá)到一定程度時(shí)，在濕度較大的條件下，發(fā)生了兩相短路故障，并導(dǎo)致10 kV線路跳閘。

2 10 kV避雷器故障原因分析

2.1 10 kV避雷器存在密封缺陷

10 kV避雷器在出廠時(shí)要進(jìn)行質(zhì)量檢測，如檢測過程不夠嚴(yán)密或廠家本身所采取的密封技術(shù)就不完善，都有可能導(dǎo)致避雷器的絕緣筒與內(nèi)部的氧化鋅閥片間存在氣隙。而一旦存在氣隙，在長期運(yùn)行過程中呼吸作用下，避雷器內(nèi)部就極易受潮，當(dāng)潮氣積累到一定程度時(shí)，就會大大降低避雷器內(nèi)部的絕緣性能，最終導(dǎo)致雷電過電壓條件下的內(nèi)部氧化鋅閥片出現(xiàn)閃絡(luò)，并產(chǎn)生電弧，使避雷器受到損壞。

2.2 氧化鋅閥片抗老化性能差

10 kV避雷器運(yùn)行過程中需要承受電網(wǎng)的工頻電壓、雷電過電壓、操作過電壓以及運(yùn)行環(huán)境中潮氣的侵襲，這些因素都會加速避雷器內(nèi)部的氧化鋅閥片老化。而當(dāng)氧化鋅閥片老化到一定程度，在遭受雷擊時(shí)，閥片表面的泄漏電流就會出現(xiàn)分布不均勻的情況，從而導(dǎo)致閥片局部電流密度遠(yuǎn)大于所能承受的極限值，造成閥片損壞。因此，10 kV避雷器內(nèi)部的氧化鋅閥片必須具有很好的抗老化性能。若抗老化性能差，經(jīng)過長期運(yùn)行后，避雷器發(fā)生故障的概率就會大大增加。

2.3 10 kV避雷器瓷套污染

若10 kV避雷器長期運(yùn)行于污染較為嚴(yán)重的環(huán)境中，其外部瓷套極易產(chǎn)生積污。例如，當(dāng)10 kV避雷器處于粉塵污染嚴(yán)重的環(huán)境中，像冶金廠區(qū)等，避雷器外部的瓷套就很容易積聚金屬粉塵，當(dāng)所積聚的金屬粉塵達(dá)到一定程度時(shí)，在雨、雪、露、霧等氣候條件下，積污就會與水汽相融合，形成一個(gè)導(dǎo)電層，有較小的泄漏電流在瓷套表面流過。該泄漏電流所產(chǎn)生的熱效應(yīng)會使水汽蒸發(fā)，從而形成一個(gè)局部的干燥區(qū)域，在干燥區(qū)域的兩端形成較強(qiáng)的電場，一旦電場強(qiáng)度達(dá)到了空氣放電的臨界場強(qiáng)，就會造成瓷套表面的沿面閃絡(luò)。長此以往，閃絡(luò)次數(shù)不斷增加，最終就會導(dǎo)致避雷器表面的老化閃絡(luò)，從而造成故障[2]。

3 10 kV避雷器常見故障的預(yù)防對策

3.1 重視10 kV避雷器的出廠試驗(yàn)

10 kV避雷器的出廠試驗(yàn)包括每只避雷器都必須進(jìn)行的試驗(yàn)和抽檢試驗(yàn)兩種。其中，每只避雷器都必須進(jìn)行的試驗(yàn)包括避雷器工頻電壓耐受試驗(yàn)、避雷器的

局部放電特性以及無線電干擾電壓試驗(yàn)、避雷器直流參考電壓試驗(yàn)、殘壓試驗(yàn)、陡波沖擊殘壓試驗(yàn)、操作沖擊殘壓試驗(yàn)以及雷電沖擊殘壓試驗(yàn)；抽檢試驗(yàn)包括大電流沖擊耐受試驗(yàn)、老化性能試驗(yàn)、復(fù)合外套憎水性/密封試驗(yàn)、絕緣性能試驗(yàn)和機(jī)械性能試驗(yàn)等[3]。

3.2 加強(qiáng)對10 kV避雷器運(yùn)行工況的監(jiān)測

10 kV避雷器絕緣劣化的一個(gè)主要特征就是泄漏電流增大，這在避雷器運(yùn)行過程中難以發(fā)現(xiàn)，從而會造成避雷器帶病運(yùn)行很長一段時(shí)間，直至發(fā)生故障。因此，必須加強(qiáng)對10 kV避雷器運(yùn)行工況的監(jiān)測，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)避雷器運(yùn)行中存在的故障隱患，最大程度地避免故障發(fā)生。例如，可以安裝10 kV避雷器在線監(jiān)測儀，同時(shí)加強(qiáng)對在線監(jiān)測儀的巡檢力度，特別是在雷暴天氣后，要對容易發(fā)生避雷器故障的地點(diǎn)增加巡檢次數(shù)。此外，還要定期對10 kV避雷器進(jìn)行各種電氣性能測試，并校驗(yàn)所安裝的在線監(jiān)測儀[4]。

3.3 提高10 kV避雷器的防污能力

為避免10 kV避雷器由于積污而發(fā)生閃絡(luò)，有必要采取有效的避雷器瓷套防污措施。例如，對避雷器瓷套進(jìn)行定期清掃，或在其表面涂上一層防污閃硅油。同時(shí)，在進(jìn)行10 kV避雷器選型時(shí)，對于污染情況較為嚴(yán)重的地區(qū)，可選用具有防污瓷套的10 kV避雷器。

4 結(jié)語

10 kV避雷器故障大都是由于其本身的質(zhì)量問題或其內(nèi)部氧化鋅閥片老化以及外部瓷套積污閃絡(luò)造成的。為提高10 kV避雷器的運(yùn)行可靠性，應(yīng)做好避雷器的設(shè)備選型及出廠試驗(yàn)工作，同時(shí)綜合運(yùn)用帶電檢測、在線監(jiān)測等手段來加強(qiáng)對避雷器運(yùn)行工況的監(jiān)測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)避雷器的絕緣劣化和損壞，并及時(shí)采取措施。

[1]許志榮，唐軍，陳德智，等.10 kV配電用避雷器常見故障類型分析[J].電瓷避雷器，2012(3)：62～66

[2]區(qū)偉潮.10 kV配電用避雷器故障分析[J].高電壓技術(shù)，2006(7)：127～128

[3]張揚(yáng)，楊海銘.10 kV氧化鋅避雷器故障分析與處理[J].電工技術(shù)，2013(4)：3

[4]唐信，范亞洲.一起線路氧化鋅避雷器故障的原因分析及防范措施探討[J].電網(wǎng)技術(shù)，2012(6)：1～3

2014-06-18

葉航(1978—)，男，浙江義烏人，助理工程師，研究方向：配網(wǎng)安全。