TBP過電壓保護器爆炸原因分析及措施

摘 要：TBP三相組合式過電壓保護器主要用于發(fā)電、供電和用電企業(yè)的電力電網(wǎng)中，由于內(nèi)部絕緣受潮、放電間隙位移和本身結(jié)構(gòu)缺陷，在運行中時有爆炸事故發(fā)生，分析了爆炸原因，提出了切實可行的措施。

關(guān)鍵詞：TBP；三相組合式過電壓保護器；爆炸；分析；措施

1 概述

TBP三相組合式過電壓保護器（以下簡稱TBP）就是帶串聯(lián)間隙的金屬氧化物組合式過電壓保護器，其結(jié)構(gòu)見圖1所示。由于加入了串聯(lián)間隙CG，一方面串聯(lián)間隙可以隔離工頻電壓，即在正常運行的工作電壓之下，MOV閥片是不承受工頻電壓的；另一方面TBP動作后串聯(lián)間隙不切斷工頻續(xù)流，這是由MOV閥片的性能決定的。因此，TBP主要用于發(fā)電、供電和用電企業(yè)的電力電網(wǎng)中，用來保護變壓器、開關(guān)、母線、電動機等電氣設備，可限制大氣過電壓及各種開關(guān)引起的操作過電壓，對相間和相對地的過電壓均能起到可靠的限制作用。

2 事故原因分析

2016年5月和10月某企業(yè)接連出現(xiàn)因TBP爆炸引起的事故。2016年10月10kV高壓室值班人員在接到電調(diào)通知啟動設備，在啟動除塵風機過程中發(fā)生過電壓保護器爆裂，高壓柜后視窗玻璃炸碎，后柜門變形。由于保護及時動作，事故并未擴大。事后值班人員迅速將故障高壓柜進行隔離，恢復送電。

技術(shù)人員打開高壓柜電纜室門，發(fā)現(xiàn)過電壓保護器B相引線完全燒斷，A、C相引線絕緣外皮燒毀，A、B相的氧化鋅閥片與密封間隙的筒狀物完全爆裂。間隙頂部小孔完全燒毀，有明顯的放電痕跡。

從這起事故來看，這是一起典型的操作過電壓引起的爆炸。經(jīng)技術(shù)人員對現(xiàn)場TBP的殘片分析和對其他TBP的檢測試驗，爆炸的原因分析如下：

2.1 內(nèi)部絕緣受潮

經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)，TBP內(nèi)部間隙受潮、變形，過電壓保護器由于間隙受潮存在放電現(xiàn)象，導致氧化鋅閥片老化。當真空斷路器合閘發(fā)生操作過電壓時，過電壓保護器爆炸。對該10kV配電室其他TBP做檢測試驗，發(fā)現(xiàn)有一組A、B、C相對地絕緣電阻分別為400MΩ，在做交流耐壓試驗時，在電壓加到15kV時就被擊穿，解剖后發(fā)現(xiàn)閥片受潮。

TBP密封不良或漏氣，使潮氣或水分侵入。密封不良的主要原因為TBP的密封膠圈永久性壓縮變形的指標達不到設計要求，裝入組合式過電壓保護器后，易造成密封失效，使潮氣或水分侵入。產(chǎn)品元件受潮或裝配車間不合格，也可能造成TBP受潮。

2.2 放電間隙位移

瓷套與間隙和閥片的幾何尺寸配合不當，TBP內(nèi)部組裝的結(jié)構(gòu)不緊固，壓緊彈簧松動，在運輸、搬動和安裝過程中造成間隙錯位，或在運行及其動作后受電磁力影響造成串聯(lián)放電間隙的中心位移和間隙變小，從而使工頻放電電壓發(fā)生變化和滅弧能力降低，當TBP在接近滅弧電壓下運行，將產(chǎn)生的強烈的電暈，使電極腐蝕，這又引起工頻放電電壓降低，正是由于TBP的結(jié)構(gòu)緊湊性，這種位移而形成的間隙變小肯定會影響其內(nèi)部放電電壓值，使其遭受雷擊或系統(tǒng)發(fā)生諧振過電壓時不能息弧而爆炸。

2.3 結(jié)構(gòu)存在缺陷

TBP由于采用的是“四星型”接法，即由四個氧化鋅閥片單元（保護單元）組成，閥片單元兩兩組合形成相-相，相-地保護。這種接法大幅度降低了保護器的制造成本，但這種“四星形”間隙組合式原理給保護器人為制造出一個中性點，使得相間閥片單元長期運行荷電率過高，而地相閥片單元在系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地故障中性點偏移時更易發(fā)生熱崩潰。同時也由于這種“四星形”接法是兩個單元分擔運行電壓，當一只單元損壞時會導致其他單元迅速損壞，這種連鎖反應最終會導致相間短路使得事故擴大。

3 整改措施

3.1 更換新型產(chǎn)品

結(jié)合單位實際情況，該企業(yè)這所10kV配電室的30臺TBP更換為安徽一天生產(chǎn)的ETA六柱式過電壓保護器。該產(chǎn)品裝置為六柱結(jié)構(gòu)，相間和相地為獨立的氧化鋅閥片單元組件，所有氧化鋅閥片單元獨立運行，不會引起四柱式或三柱式結(jié)構(gòu)中的連鎖效應。且六柱式結(jié)構(gòu)無中性點存在，不存在地相單元容易發(fā)生熱崩潰的隱患。還有就是采用了無間隙結(jié)構(gòu)，沒有了間隙的固有缺陷，不存在間隙放電電壓受內(nèi)外環(huán)境影響的問題。

3.2 定期檢測

加強檢測和診斷手段，必須嚴格按照DL/T 596-2005《電力設備預防性試驗規(guī)程》中規(guī)定的實驗項目和周期對所有的過電壓保護器進行絕緣測試和實驗，是及時檢出組合式過電壓保護器安全、可靠運行的重要措施之一。

3.3 設備干燥

在高壓室內(nèi)安裝通風設備，并在室內(nèi)放置干燥劑，電纜進出口應可靠封堵，保持高壓室干燥，這樣就提高了過電壓保護器的安全性能。

結(jié)束語

組合式過電壓保護器是一種新型的過電壓保護器，主要用于保護變壓器、真空開關(guān)、母線、電動機等電氣設備的絕緣免受過電壓的損害。在實際運行中應注意其特點，正確的選用過電壓保護器的參數(shù)，并在日常加強監(jiān)測，保證過電壓保護器安全運行。

作者簡介：嚴韓偉，工程師，1996年畢業(yè)于西安電子科技大學應用電子專業(yè)，現(xiàn)在陜西龍門鋼鐵有限責任公司工作，從事電氣管理。