10 kV配電用避雷器故障分析

李怡，張巍

（國(guó)網(wǎng)新鄉(xiāng)供電公司，河南新鄉(xiāng)453000)

10 kV配電用避雷器故障分析

李怡，張巍

（國(guó)網(wǎng)新鄉(xiāng)供電公司，河南新鄉(xiāng)453000)

10 kV配電線路避雷器是不是能夠可靠地運(yùn)行，影響著電力系統(tǒng)安全。為了對(duì)這種避雷器故障情況進(jìn)行研究，以某地避雷器的故障有關(guān)數(shù)據(jù)為例，從污閃以及避雷器質(zhì)量這些方面進(jìn)行了系統(tǒng)研究。

避雷器；故障；裂紋；受潮；雷電

引言

為了防止配電設(shè)備因?yàn)槔纂娺^(guò)電壓的因素而造成損壞，甚至發(fā)生事故，配電用避雷器已經(jīng)大批量地被使用于各地的10 kV配電網(wǎng)。避雷器能不能做到既可靠又安全運(yùn)行，不管是對(duì)于電力系統(tǒng)的安全，還是對(duì)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，都有很大影響。

1 對(duì)于避雷器故障的分析

根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，一般的避雷器故障有三類：第一類為由閥片側(cè)面的高阻層裂紋所造成導(dǎo)致的故障；第二類為由避雷器內(nèi)部受潮而導(dǎo)致的故障；第三類為由雷電沖擊電流導(dǎo)致的故障[1]。下面，筆者將分別地針對(duì)上述這些故障，在對(duì)典型的實(shí)例進(jìn)行有機(jī)結(jié)合的基礎(chǔ)上，做詳盡分析。

1.1 由閥片側(cè)面高阻層裂紋所導(dǎo)致的故障

1.1.1 高阻層裂紋故障典型例子

2015年9月29日，在南方某地發(fā)生了一起避雷器被擊穿故障。事故后，相關(guān)維修人員對(duì)避雷器實(shí)施了解體擊穿，他們發(fā)現(xiàn)，其內(nèi)部并沒有一般想象中的金屬銹蝕，也未見閥片內(nèi)部以及噴鋁面的放電現(xiàn)象。不過(guò)，他們還是在閥片側(cè)面發(fā)現(xiàn)了電弧通道。更重要的是，有關(guān)維修人員還在避雷器側(cè)面絕緣層發(fā)現(xiàn)了非常微細(xì)的裂紋。經(jīng)分析，正是這些裂紋，使得避雷器絕緣強(qiáng)度被大大地降低，最終造成了被擊穿的后果。

1.1.2 高阻層裂紋原因分析

就避雷器絕緣釉而言，其中的高阻層，是可以用一種涂料充當(dāng)?shù)?，這樣的涂料必須是有機(jī)材料所配制。就側(cè)面絕緣層而言，實(shí)際上為高溫?zé)Y(jié)而成的。在某些情況下，這樣的絕緣釉是有可能有細(xì)微裂紋出現(xiàn)的，這就是兩種熱膨脹系數(shù)的差異過(guò)大：一個(gè)是閥片的，另一個(gè)是高阻尼的。這種裂紋的出現(xiàn)，會(huì)導(dǎo)致避雷器的絕緣釉產(chǎn)生強(qiáng)度降低的后果。這樣的后果帶來(lái)的是過(guò)電壓下會(huì)發(fā)生閃絡(luò)現(xiàn)象。而正是這樣的現(xiàn)象，直接造成了故障的發(fā)生。這是因?yàn)?，避雷器的制作中，一定是要將雷器閥片和外絕緣筒之間的空腔消除掉，其所用材料為溫度比較高的注膠。由此帶來(lái)的后果是：就避雷器閥片而言，它和側(cè)面高阻層熱膨脹系數(shù)之間，由于注膠而來(lái)了的較大差異，而所有的問(wèn)題，就是以此為根源的。

1.2 對(duì)于避雷器內(nèi)部受潮所導(dǎo)致故障的分析

1.2.1 內(nèi)部受潮故障典型例子

2014年8月3日，雷雨的天氣，針對(duì)北方某地出現(xiàn)10 kV長(zhǎng)溝線發(fā)生接地故障這一情況，相關(guān)維修人員進(jìn)行了仔細(xì)的排查。在他們仔細(xì)巡線的過(guò)程里面，避雷器被發(fā)現(xiàn)已經(jīng)擊穿了。就線路重新送電而言，在維修人員快速地將避雷器予以更換之后，取得了圓滿成功。在破裂的閥片，實(shí)際上也就是硅橡膠的外套的側(cè)面，可以發(fā)現(xiàn)有著非常明顯的閃絡(luò)痕跡[2]。這一點(diǎn)，在故障避雷器被拆解之后，可以看得更加明顯。閥片之中，銹蝕的現(xiàn)象其實(shí)是出現(xiàn)于內(nèi)部金屬件上面的。不過(guò)，放電蹤跡是沒有在閥片噴鋁面出現(xiàn)的。無(wú)論是閥片破裂，還是其破碎并沒有如想象的那樣發(fā)生。這也雄辯地說(shuō)明了這樣的一個(gè)事實(shí)：就閥片本身而言，從來(lái)就并未有劣化的現(xiàn)象出現(xiàn)過(guò)。這是因?yàn)?，在劣化現(xiàn)象發(fā)生的情況下，避雷器擊穿的樣子是跟這個(gè)完全不一樣的。如果是劣化了，就不應(yīng)該表現(xiàn)為側(cè)閃，而是表現(xiàn)為閥片的爆炸。避雷器閥片，在本文所舉的例子里面，實(shí)際上是跟絕緣筒之間，有著氣隙存在著的。正因?yàn)槿绱?，潮濕的空氣就更加地易于進(jìn)入。在專業(yè)人員看來(lái)，在空腔的呼吸作用之下，沿著閥片的側(cè)面，就發(fā)生了閃絡(luò)。而在過(guò)電壓作用之下，電弧通道就會(huì)自然而然地形成了。

1.2.2 對(duì)于避雷器內(nèi)部受潮原因的分析

造成避雷器自身質(zhì)量問(wèn)題的，實(shí)際上為它的內(nèi)部受潮。如果對(duì)這種現(xiàn)象進(jìn)行根源上的探索，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)這幾個(gè)方面的情況：首先，在避雷器的生產(chǎn)過(guò)程里面，密封是在生產(chǎn)與裝配的過(guò)程中進(jìn)行的，而安裝環(huán)境濕度超標(biāo)，就會(huì)導(dǎo)致密封前的有關(guān)器件的潮濕。其次，就部分潮氣而言，既有可能滯留在閥片上，也有可能滯留在內(nèi)部零部件上面，而烘干的不徹底，正是這些潮氣沒有得到消除的根本原因。第三，無(wú)論是在裝配時(shí)候的密封圈漏放和放偏，還是有雜物在密封圈與瓷套密封封面之間而沒有得到完全清除，都有可能造成影響，使得避雷器內(nèi)部受潮。

1.3 對(duì)于雷電沖擊電流導(dǎo)致的故障分析

1.3.1 典型的雷電沖擊導(dǎo)致的故障事例

2016年6月30日，在北方某地供電公司所轄的一個(gè)地方，發(fā)生了10 kV鐵粉線路發(fā)生接地的故障。相關(guān)的維修人員迅速到位，進(jìn)行故障排除和原因分析。這之中，大家在巡線中，經(jīng)過(guò)檢查，發(fā)現(xiàn)了1個(gè)避雷器已經(jīng)完全爆裂。在有關(guān)的維修人員對(duì)這條線路進(jìn)行了快速的避雷器的更換之后，所進(jìn)行的一次性的送電，立即取得了圓滿的成功。這之后，為弄清楚故障原因所在，相關(guān)人員對(duì)發(fā)生故障的避雷器進(jìn)行了解體。他們所發(fā)現(xiàn)的情況為：在硅膠外套上面，有明顯的破裂現(xiàn)象出現(xiàn)。而在對(duì)于閥片的細(xì)致檢查后，檢修人員發(fā)現(xiàn)，其中有兩片是破碎的，有兩片是裂開的。不過(guò)，誰(shuí)也沒有發(fā)現(xiàn)有什么側(cè)閃方面的痕跡。對(duì)于這樣的現(xiàn)象，研究人員進(jìn)行了系統(tǒng)分析，得出是結(jié)論為：當(dāng)時(shí)的雷電，在過(guò)電壓的情況下，直接地作用在了這個(gè)避雷器上面。其結(jié)果為，由于避雷器所裝的閥片，對(duì)于雷電的耐受能力低，在雷電流的作用下，也就自然而然地破裂了。這就導(dǎo)致了其他的閥片因?yàn)槭苡绊懚扑椋矊?dǎo)致了相關(guān)的外套爆開。

1.3.2 對(duì)于雷電沖擊導(dǎo)致的故障進(jìn)行的原因分析

就65 kA或40 kA的電流量而言，按照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，正常情況下，避雷器所能夠耐受的次數(shù)為兩次。而雷電流要從避雷器流過(guò)，只有兩種途徑：其一為雷電的直擊；其二為沿線路。這就決定了雷電流中無(wú)論是65 kA，還是40 kA及以上的，都不可能從10 kV系統(tǒng)中避雷器流過(guò)去。也就是說(shuō)，就超過(guò)10 kV線路耐雷水平的65 kA或者40 kA的雷電流而言，這樣的情況是不可能出現(xiàn)的。在發(fā)生故障的時(shí)候，雷電流在雷直擊了桿塔的情況下，有可能超過(guò)前述的65 kA或者40 kA。不過(guò)，值得注意的是，這個(gè)值在很大程度上，是高于10 kV桿塔反擊耐雷水平的。因此，線路多相閃絡(luò)的現(xiàn)象就會(huì)很自然的出現(xiàn)。由此造成的結(jié)果就是相間短路速斷跳閘。而就線路單相接地這一個(gè)故障而言，不曾有速斷跳閘現(xiàn)象出現(xiàn)。這樣，就雷電直擊產(chǎn)生的雷電流來(lái)說(shuō)，我們可以得出的結(jié)論為：它是不可能超過(guò)65 kA或40 kA這個(gè)數(shù)值的。

2 結(jié)語(yǔ)

在實(shí)際的運(yùn)行之中，由于避雷器質(zhì)量問(wèn)題和其運(yùn)行維護(hù)方面工作的不到位，造成擊穿故障等很多。對(duì)于10 kV配電用避雷器的常見故障，要做到非常熟悉，以便在實(shí)踐中“對(duì)癥下藥”，搞好維護(hù)和維修工作。

[1]高翔,申秦斌.配電網(wǎng)中復(fù)合無(wú)間隙金屬氧化鋅避雷器運(yùn)行故障分析[J].西北電力技術(shù),2003(1):52-54.

[2]吳倩.對(duì)10kV金屬氧化鋅避雷器的故障分析[J].電工園地,2002 (1):26-27.

（編輯：劉楠）

Failure Analysis of Lightning Arrester for 10 kV Power Distribution System

Li Yi,Zhang Wei
(State Grid Xinxiang Power Supply Com pany,Xinxiang Henan 453000)

Whether 10 kV power distribution line surge arrester can be able to run reliably affects the power system security.In order to study the fault condition of this kind of lightning arrester,the data of the faultof a lightning arrester in a certain area is studied in this paper,and the system is studied from the aspects of the pollution flashover and the quality of the arrester.

arrester;fault;crack;damp;thunder and lightning

TM862

A

2095-0748(2016)20-0067-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.20.29

2016-09-30

李怡（1986—），女，河南新鄉(xiāng)人，本科，助理工程師，研究方向：變電站一次；張巍（1982—），男，河南新鄉(xiāng)人，碩士，工程師，研究方向：變電站一次。