組合式過(guò)電壓保護(hù)器故障原因分析及預(yù)防措施

田 沖

（潞安礦業(yè)集團(tuán)（公司），山西 長(zhǎng)治046204）

0 引言

隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，電力企業(yè)對(duì)斷路器使用功能方面的要求越來(lái)越嚴(yán)格。斷路器具備種類廣、型號(hào)多的特點(diǎn)，其中應(yīng)用最為廣泛的是真空斷路器，真空斷路器具備操作簡(jiǎn)單、生產(chǎn)快速、制備成本低、使用周期長(zhǎng)、檢修方便等諸多優(yōu)點(diǎn)。但由于真空斷路器工作速度過(guò)快，在對(duì)變電設(shè)備或電動(dòng)機(jī)進(jìn)行電壓通斷時(shí)，容易出現(xiàn)截止過(guò)電壓、二次通電過(guò)電壓以及通斷過(guò)電壓，過(guò)電壓的產(chǎn)生會(huì)損害電力系統(tǒng)設(shè)備的性能。所以，為了保障真空斷路器工作過(guò)程中設(shè)備設(shè)施的安全運(yùn)行，必須在真空斷路器中安裝過(guò)電壓保護(hù)設(shè)備。

1 組合式過(guò)電壓保護(hù)器概述

在電力系統(tǒng)中，通常把多個(gè)性能相同的過(guò)電壓保護(hù)器利用串聯(lián)形式連接到斷路器中。串聯(lián)過(guò)程中，過(guò)電壓保護(hù)器在相間和相地之間都連接有氧化鋅閥片或帶有間隙。電力部門將通過(guò)串聯(lián)間隙或無(wú)間隙連接成的過(guò)電壓保護(hù)器稱為組合式過(guò)電壓保護(hù)裝置，這種保護(hù)設(shè)備對(duì)儀器間過(guò)電壓有良好的保護(hù)功效，特別適用于絕緣效果很低的通電自轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)等設(shè)備。組合式過(guò)電壓保護(hù)器由于采用新型絕緣材料且整體結(jié)構(gòu)緊密，特別適合和中壓通斷箱一起使用，因此在電力系統(tǒng)中得到普遍認(rèn)可。

2 組合式過(guò)電壓保護(hù)器故障原因分析

組合式過(guò)電壓保護(hù)器因長(zhǎng)時(shí)間在高強(qiáng)電壓下工作并多次遭受種類不同的過(guò)電壓打擊，且長(zhǎng)時(shí)間工作過(guò)程中內(nèi)部機(jī)構(gòu)必然受腐蝕、損害等因素影響而使保護(hù)器性能逐漸降低，這就不可避免地導(dǎo)致了組合式過(guò)電壓保護(hù)器故障的發(fā)生。生產(chǎn)組合式過(guò)電壓保護(hù)器的企業(yè)單位眾多，近年來(lái)，由于設(shè)備質(zhì)量和檢修保護(hù)等原因，每年都有因?yàn)榻M合式過(guò)電壓保護(hù)器故障造成電力系統(tǒng)停止工作的現(xiàn)象發(fā)生。所以，為了保障組合式過(guò)電壓保護(hù)器良好運(yùn)行，確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定工作，電力檢修部門對(duì)其進(jìn)行故障檢修也變得異常重要。相關(guān)技術(shù)人員通過(guò)分析組合式過(guò)電壓保護(hù)器故障，總結(jié)出以下幾個(gè)故障原因：

2．1 組合式過(guò)電壓保護(hù)器內(nèi)部因素

主要是組合式過(guò)電壓保護(hù)器初始設(shè)計(jì)不符合規(guī)格導(dǎo)致制造方面存在問(wèn)題，例如，其內(nèi)部絕緣器件絕緣性能不足，整體結(jié)構(gòu)的抗應(yīng)力性能和散熱性能達(dá)不到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，連接所用氧化鋅薄片材料質(zhì)量不合格或允許通過(guò)電流量較小，當(dāng)工作過(guò)程中頻繁有大電流長(zhǎng)時(shí)間通過(guò)時(shí)，會(huì)引起局部溫度過(guò)高，從而燒毀元器件。

2．1．1 氧化鋅薄片質(zhì)量問(wèn)題

氧化鋅薄片是組合式過(guò)電壓保護(hù)器的主要部件，其使用性能和運(yùn)行壽命直接關(guān)系到組合式過(guò)電壓保護(hù)器的整體質(zhì)量。目前，我國(guó)生產(chǎn)氧化鋅薄片的企業(yè)眾多，在薄片制備過(guò)程中，生產(chǎn)企業(yè)往往只看重產(chǎn)品生產(chǎn)速度，而不在乎氧化鋅薄片的質(zhì)量，從而造成部分產(chǎn)品不合格，生產(chǎn)企業(yè)檢驗(yàn)手段再不先進(jìn)，便會(huì)造成氧化鋅薄片個(gè)體使用性能存在很大的區(qū)別，這些區(qū)別直接體現(xiàn)在薄片允許通過(guò)電流量較小，老化速度較快，隨著運(yùn)行周期的增加，通過(guò)電流逐漸增大，造成氧化鋅薄片局部溫度驟升，由于溫度過(guò)高且不在氧化鋅薄片承受的范圍內(nèi)，導(dǎo)致其因受熱發(fā)生劈裂損害現(xiàn)象。

2．1．2 組合式過(guò)電壓保護(hù)器結(jié)構(gòu)組裝問(wèn)題

組合式過(guò)電壓保護(hù)器結(jié)構(gòu)組裝不好，主要是組裝人員采用的組裝技術(shù)不全面，或組合式過(guò)電壓保護(hù)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成材料抗老化性能不強(qiáng)，工作周期過(guò)長(zhǎng)后內(nèi)部材料老化等導(dǎo)致。在電流通過(guò)造成局部溫度過(guò)高、工作環(huán)境潮濕和工作周期時(shí)間過(guò)長(zhǎng)三重因素影響下，由于組裝問(wèn)題而使?jié)駳鉂B入，造成電流短路，內(nèi)部機(jī)構(gòu)絕緣能力下降，就會(huì)造成氧化鋅薄片損害甚至發(fā)生整體爆裂。

2．2 檢修實(shí)驗(yàn)導(dǎo)致的問(wèn)題

在檢修實(shí)驗(yàn)中，部分組合式過(guò)電壓保護(hù)器在工頻放電和抗壓強(qiáng)實(shí)驗(yàn)后絕緣性能逐漸降低，其主要原因是薄片潮濕、導(dǎo)電爬距過(guò)高或材料質(zhì)量問(wèn)題、薄片表面有污垢等。

2．3 運(yùn)行中保護(hù)措施不力

過(guò)電壓保護(hù)器安裝過(guò)程中避免不了設(shè)備的碰撞，碰撞容易造成連接導(dǎo)線松動(dòng)，會(huì)使短路電流迅速增大，導(dǎo)致局部溫度過(guò)高；導(dǎo)線固定不好還會(huì)引起組合式過(guò)電壓保護(hù)器整體失去過(guò)電壓保護(hù)功能。

3 預(yù)防措施

3．1 初始設(shè)計(jì)模型選擇

在初始設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)首先考慮選擇性能穩(wěn)定、投用時(shí)間長(zhǎng)的老產(chǎn)品模型，然后選擇有先進(jìn)的加工生產(chǎn)工藝和完善的檢測(cè)方法的生產(chǎn)企業(yè)，這樣才能確保所生產(chǎn)出來(lái)的組合式過(guò)電壓保護(hù)器具有良好的抗老化性能、耐腐蝕性能。在設(shè)計(jì)組合式過(guò)電壓保護(hù)器時(shí)，要了解所選擇模型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、氧化鋅薄片和間隙的質(zhì)量、保護(hù)器整體的防電流性能和實(shí)用性能，其中特別要注意氧化鋅薄片的選擇。根據(jù)所選模型生產(chǎn)出來(lái)的組合式過(guò)電壓保護(hù)器性能一定要符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

3．2 實(shí)時(shí)監(jiān)控

首先將組合式過(guò)電壓保護(hù)器通過(guò)光纜連接到電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，并由專業(yè)人員通過(guò)監(jiān)測(cè)儀進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，需注意陰雨天和易發(fā)生狀況的機(jī)構(gòu)應(yīng)加大檢測(cè)力度。電力企業(yè)應(yīng)該嚴(yán)格遵守國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：“對(duì)組合式過(guò)電壓保護(hù)器工作狀態(tài)要求隨機(jī)選擇時(shí)間進(jìn)行使用功能的測(cè)試實(shí)驗(yàn)?！?/p>

現(xiàn)階段，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)手段頗多， 而紅外熱成像技術(shù)是應(yīng)用最廣泛的，也是認(rèn)可率最高的。例如，在對(duì)有間隙直流電過(guò)電壓保護(hù)器進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，紅外熱成像技術(shù)最為適用。通過(guò)總結(jié)可知：為了更好地應(yīng)用紅外熱成像診斷技術(shù)，宜在檢測(cè)儀器上安裝小型觀察室，方便監(jiān)測(cè)。

3．3 頻率波動(dòng)的處理

由于頻率波動(dòng)對(duì)組合式過(guò)電壓保護(hù)器的工作周期影響很大，所以要加強(qiáng)對(duì)頻率波動(dòng)的處理力度，對(duì)頻率發(fā)出源進(jìn)行正確處理，在有頻率波動(dòng)的初始線路上增加緩頻設(shè)備，以使電力系統(tǒng)的頻率波動(dòng)值在國(guó)家電力部門標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍內(nèi)。

3．4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

相關(guān)部門要對(duì)組合式過(guò)電壓保護(hù)器工作狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，即對(duì)工作中的組合式過(guò)電壓保護(hù)器建立完整的數(shù)據(jù)庫(kù)，分別記錄組合式過(guò)電壓保護(hù)器出廠情況、檢測(cè)性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工作數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)記錄一直到此組合式過(guò)電壓保護(hù)器不進(jìn)行工作為止。由于組合式過(guò)電壓保護(hù)器出現(xiàn)事故時(shí)造成的損失極高，根據(jù)電力系統(tǒng)長(zhǎng)期工作經(jīng)驗(yàn)，筆者認(rèn)為，每一個(gè)組合式過(guò)電壓保護(hù)器工作周期如果超過(guò)8年，就必須進(jìn)行替換。

3．5 采用具備脫離性能的過(guò)電壓保護(hù)器

對(duì)于有間隙的雙聯(lián)過(guò)電壓保護(hù)器不能進(jìn)行檢測(cè)實(shí)驗(yàn)的問(wèn)題，技術(shù)人員提倡應(yīng)用具備脫離性能的組合式過(guò)電壓保護(hù)器，這也是現(xiàn)階段應(yīng)用最廣泛的新型過(guò)電壓保護(hù)器，但其使用性能的好壞還得根據(jù)其工作周期進(jìn)行總結(jié)。

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)筆者多年的工作經(jīng)驗(yàn)，組合式過(guò)電壓保護(hù)器失去功效的因素有接地時(shí)暫態(tài)過(guò)電壓，水滲、雜質(zhì)污染和材料劣質(zhì)等，但是仍然有一部分過(guò)電壓保護(hù)器設(shè)備受損原因不確定，而損害速度的離散性以及雷電、運(yùn)行過(guò)電壓、頻率波動(dòng)和工作條件等的不確定性都決定著組合式過(guò)電壓保護(hù)器的使用性能，所以，我們要通過(guò)不斷的研究、討論、實(shí)驗(yàn)和總結(jié)，制定并實(shí)施有效的預(yù)防措施，從而確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

［1］張一軍，汪衛(wèi)國(guó)．組合式過(guò)電壓保護(hù)器與常見(jiàn)過(guò)電壓保護(hù)器原理的比較分析［J］．浙江電力，2005（3）

［2］付羅柯，張學(xué)林，程斌．組合式過(guò)電壓保護(hù)器實(shí)際運(yùn)用［J］．科技資訊，2010（22）

［3］卿明軍．新型組合式過(guò)電壓保護(hù)器在我廠的應(yīng)用［J］．山西電力，2004（12）