一起35kV電容器組避雷器爆炸事故故障分析

伊國(guó)鑫

【摘 要】 本文介紹了一起中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，因氧化鋅避雷器內(nèi)部閥片受潮而引起單相接地后，引發(fā)避雷器爆炸事故的現(xiàn)象；并結(jié)合故障避雷器的解體，分析出氧化鋅避雷器自身設(shè)備的不良受潮是導(dǎo)致這次事故的主要原因。最后，從設(shè)備運(yùn)維的角度提出了一些反事故措施及合理化建議，預(yù)防同類事故再次發(fā)生。

【關(guān)鍵詞】 氧化鋅避雷器 絕緣受潮 爆炸 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)

氧化鋅避雷器是電力系統(tǒng)中保護(hù)其他電力設(shè)備安全運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備，它具有良好的非線性伏安特性。在電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。但在實(shí)際運(yùn)行中，由于長(zhǎng)期受工頻電壓的作用，加上內(nèi)部閥片容易老化和受潮，導(dǎo)致避雷器溫度升高最后發(fā)生爆炸。因此，為保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定，防止事故擴(kuò)大，對(duì)避雷器相應(yīng)故障進(jìn)行科學(xué)的分析與探討。本文結(jié)合避雷器解體，分析了一起35kV電容器組避雷器爆炸事故的故障原因，并提出相應(yīng)建議，防止同類事故再次發(fā)生。

1 事故簡(jiǎn)況

2016年5月15日，08時(shí)44分16秒，某330kV變電站#1電容器組避雷器A、C相發(fā)生爆炸，#1電容器組進(jìn)線#3521斷路器保護(hù)動(dòng)作分閘。

2 故障設(shè)備檢查

主變低壓側(cè)系統(tǒng)為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)。故障后，檢查主變低壓側(cè)保護(hù)故障錄波圖，發(fā)現(xiàn)，06時(shí)38分21秒，故障錄波啟動(dòng)，低壓側(cè)三相電壓畸變，C相電壓降低，A、B相電壓增大，系統(tǒng)中性點(diǎn)電壓偏移。8時(shí)44分16秒，A、C相短路，主變低壓側(cè)過流保護(hù)啟動(dòng)，經(jīng)過15ms，斷開#3521短路器，主變低壓側(cè)保護(hù)將故障電容器組切除。

對(duì)故障相避雷器拆卸和外觀檢查。發(fā)現(xiàn)在避雷器端蓋處有電弧燒傷痕跡，A相故障避雷器復(fù)合外套已被炸飛（圖1），內(nèi)部環(huán)氧樹脂絕緣套筒上存在大量燒傷及放電痕跡，C相故障避雷器環(huán)氧樹脂絕緣套筒上存在貫穿性放電通道（圖2）。C相故障避雷器經(jīng)解體后，發(fā)現(xiàn)氧化鋅閥片護(hù)套表面大面積潮濕（圖3），在端蓋處存在明顯水跡（圖4）。

3 故障原因分析

從上面的檢查可以得出，氧化鋅避雷器本體密封不嚴(yán)造成內(nèi)部受潮，形成潮氣放電通道，環(huán)氧樹脂絕緣套筒沿面放電是引起避雷器爆炸的主要原因。

無(wú)間隙金屬氧化鋅避雷器的等值電路可以近似地用非線性電阻R和電容C的并聯(lián)電路來表示，避雷器的泄漏電流IX由阻性電流分量IR和容性電流分量IC組成，其電流、電壓向量圖如圖5所示。

在正常運(yùn)行情況下，流過避雷器的電流主要是容性電流，阻性電流只占很小的一部分。當(dāng)閥片老化、避雷器受潮、內(nèi)部絕緣部件受損以及表面污穢嚴(yán)重時(shí)，而阻性電流大大增加，導(dǎo)致泄漏電流增大。由于加工工藝控制不嚴(yán)的產(chǎn)品會(huì)出現(xiàn)密封系統(tǒng)不良等問題，運(yùn)行中避雷器吸附環(huán)境中的潮氣，從而使阻性電流顯著增大。當(dāng)受潮嚴(yán)重時(shí)，阻性電流可能接近或超過容性電流；當(dāng)受潮程度進(jìn)一步加劇，將會(huì)由于內(nèi)部結(jié)露而導(dǎo)致沿面擊穿，造成避雷器爆炸。

本次事故中，故障避雷器C相首先由于內(nèi)部受潮而發(fā)生擊穿后，C相導(dǎo)通接地，此時(shí)，A、B相電壓升高為線電壓，系統(tǒng)中性點(diǎn)電壓升高為相電壓，其向量圖如圖6所示。

由于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，在發(fā)生單相接地后，可持續(xù)運(yùn)行2h。在06時(shí)38分21秒故障發(fā)生后，系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行，此時(shí)C相電壓電壓持續(xù)降低（由于電容作用），A、B相電壓升高至線電壓運(yùn)行（升高√3倍），在持續(xù)線電壓下，避雷器阻性電流增大，同時(shí)由于A相避雷器內(nèi)部受潮嚴(yán)重，泄露電流突增，在9時(shí)44分16秒，A相避雷器擊穿，此時(shí)A、C相避雷器短路，產(chǎn)生短路電流，主變低壓側(cè)過流保護(hù)啟動(dòng)，在15ms后切除#3521斷路器。

4 總結(jié)及建議

通過以上分析，可以看出在氧化鋅避雷器生產(chǎn)過程中絕緣筒澆注時(shí)工藝不良，造成避雷器密封不嚴(yán)，陰雨天氣時(shí)，水汽進(jìn)入使絕緣筒內(nèi)壁和閥片受潮，導(dǎo)致極間絕緣電阻驟降，最終致使泄漏電流突增導(dǎo)致避雷器爆炸。

為了避免氧化鋅避雷器同類事故的發(fā)生，一方面應(yīng)加強(qiáng)對(duì)設(shè)備選型和訂貨的把關(guān)；另一方面，在避雷器日常運(yùn)行過程中應(yīng)加強(qiáng)運(yùn)行監(jiān)督，并發(fā)揮帶電檢測(cè)技術(shù)的運(yùn)用，主要包括：

（1）定期巡視，并將避雷器計(jì)數(shù)器的泄漏電流數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，每月對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。對(duì)泄漏電流突然增大的應(yīng)及時(shí)匯報(bào)。

（2）每年雷雨季節(jié)前，應(yīng)加強(qiáng)避雷器的帶電檢測(cè)工作，當(dāng)帶電檢測(cè)阻性電流與初始值的偏差大于50%時(shí)，應(yīng)縮短檢測(cè)周期，并安排相應(yīng)停電檢測(cè)。

（3）定期開展紅外測(cè)溫工作。當(dāng)發(fā)現(xiàn)紅外熱像異?；蛳嚅g溫差超過規(guī)定時(shí)，應(yīng)采用其他試驗(yàn)手段進(jìn)行分析。

（4）氧化鋅避雷器新設(shè)備驗(yàn)收時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行密封性檢查，發(fā)現(xiàn)密封不良時(shí)，及時(shí)更換。

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