10kV配電線路上避雷器故障分析及防范措施

郭永博

摘要：避雷器能限制過(guò)電壓，對(duì)電氣設(shè)備起保護(hù)作用，確保其正常運(yùn)行。但在日常運(yùn)行中，避雷器常常受自身質(zhì)量、雷擊頻率等因素影響而發(fā)生故障，造成10kV配電線路接地故障頻發(fā)，嚴(yán)重影響了油田電網(wǎng)的供電質(zhì)量?；诖耍ㄟ^(guò)幾起避雷器被擊穿而發(fā)生的線路跳閘事故，對(duì)10kV配電線路上避雷器的幾類故障進(jìn)行分析，并總結(jié)出相應(yīng)的故障防范措施，以提高運(yùn)維人員對(duì)避雷器的檢修與運(yùn)行維護(hù)水平。

關(guān)鍵詞：10kV配電線路;避雷器;故障分析;防范措施

0引言

隨著長(zhǎng)慶油田的二次加快發(fā)展，油田電力需求量也越來(lái)越高，電氣設(shè)備的投入使用量也越來(lái)越大，為提高電氣設(shè)備的安全性和可靠性，在10kV配電線路上加裝金屬氧化鋅避雷器。但在日常運(yùn)行中，10kV 氧化鋅避雷器經(jīng)常由于閥片側(cè)面高阻層裂紋、避雷器內(nèi)部受潮、雷電沖擊電流等原因被擊穿導(dǎo)致線路跳閘，從而導(dǎo)致設(shè)備絕緣性能降低，發(fā)生故障。因此加強(qiáng)10kV 配電線路避雷器的故障及具體防范措施研究，對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行有著重要意義。

1避雷器故障分析

1.1閥片側(cè)面高阻層裂紋導(dǎo)致的故障

1）事故分析。在2019年3月20日，**水電隊(duì)接到調(diào)度通知，馬**35kV變電所10kV113線出現(xiàn)接地故障。在事故發(fā)生后，**水電隊(duì)組織外線人員分組巡視分段試停，發(fā)現(xiàn)10kV113線#20-06-01桿的避雷器被雷電擊穿。通過(guò)解體避雷器發(fā)現(xiàn)，在其內(nèi)部未發(fā)現(xiàn)金屬銹蝕情況，外線人員在避雷器側(cè)面絕緣層發(fā)現(xiàn)有細(xì)微裂紋，通過(guò)對(duì)電阻片進(jìn)行絕緣電阻測(cè)量，測(cè)試值全部為0MΩ，故導(dǎo)致避雷器被擊穿。

2） 閥片側(cè)面高阻層出現(xiàn)裂紋的原因。高阻層的避雷器絕緣釉是由有機(jī)材料配制而成的，而側(cè)面絕緣層則是通過(guò)高溫?zé)Y(jié)而成。當(dāng)閥片與側(cè)面高阻層的熱膨脹系數(shù)出現(xiàn)較大差異時(shí)，會(huì)導(dǎo)致避雷器絕緣釉出現(xiàn)細(xì)微的裂紋，降低了避雷器絕緣釉的絕緣強(qiáng)度，在過(guò)電壓情況下，就會(huì)出現(xiàn)閃絡(luò)現(xiàn)象。為妥善解決閃絡(luò)故障，應(yīng)在避雷器閥片和外絕緣筒之間的空腔填充溫度比較高的注膠，同時(shí)在高溫注膠時(shí)，應(yīng)盡量減小避雷器閥片與側(cè)面高阻層熱膨脹系數(shù)之間的差異，避免引起避雷器閥片側(cè)面高阻層出現(xiàn)裂紋。

1.2避雷器內(nèi)部受潮導(dǎo)致的故障

1） 事故分析。2019年9月，天氣晴朗，環(huán)境溫度為12℃，**水電隊(duì)外線人員對(duì)**110kV變電所10kV 112線#56桿進(jìn)行紅外測(cè)溫過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)10kV 112線#56桿小號(hào)側(cè)B 相避雷器底部瓷套溫度為43.6℃，通常情況下正常相溫度為20.5℃，而避雷器溫差標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)≤0.5℃。從數(shù)據(jù)分析出10kV112線#56桿小號(hào)側(cè)B 相氧化鋅避雷器異常發(fā)熱，避雷器底部瓷套存在嚴(yán)重缺陷。隨后外線人員安排對(duì)其進(jìn)行更換。該避雷器為瓷外套外絕緣結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)B 相避雷器進(jìn)行解體發(fā)現(xiàn)，瓷套底部鐵質(zhì)抱箍盤內(nèi)部金屬配件銹蝕嚴(yán)重，密封功能失效，B相避雷器內(nèi)部金屬配件銹蝕和電阻片嚴(yán)重受潮，絕緣損壞，對(duì)B相避雷器進(jìn)行絕緣電阻測(cè)量數(shù)值為0MΩ，若遇到雷擊B相避雷器將會(huì)被擊穿，而引起線路故障。

2） 避雷器內(nèi)部受潮的原因。避雷器內(nèi)部受潮的原因主要包括以下幾個(gè)方面： ①避雷器在安裝前，未徹底烘干滯留在閥片及內(nèi)部零部件上的潮氣。②避雷器瓷套裙邊膠合處有裂縫、密封圈未焊死，易于進(jìn)入潮氣及水分。③密封墊圈老化開(kāi)裂后，失去密封作用，潮氣和水分沿螺釘縫滲入內(nèi)腔等都會(huì)造成避雷器內(nèi)部受潮。

1.3雷電沖擊電流導(dǎo)致的故障

1） 事故分析。2020年6月，**水電隊(duì)外線人員在線路巡視時(shí)，發(fā)現(xiàn)在馬**變10kV113線干線上有1只避雷器發(fā)生爆裂，運(yùn)維人員及時(shí)更換避雷器，以保證線路正常運(yùn)行。稍后通過(guò)對(duì)該避雷器解體，發(fā)現(xiàn)4 片閥片，其中2片破碎，2片裂開(kāi)，并對(duì)避雷器的外觀進(jìn)行詳細(xì)檢查，未發(fā)現(xiàn)閃絡(luò)痕跡，由此說(shuō)明過(guò)電壓是直接作用于避雷器上的。當(dāng)避雷器閥片耐受雷電沖擊能力較差時(shí)，在雷電沖擊電流的作用下，直接導(dǎo)致閥片破裂及相關(guān)外套管爆開(kāi)等問(wèn)題產(chǎn)生。

2） 雷電沖擊的故障原因。根據(jù)國(guó)家避雷器耐雷水平生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，10kV系統(tǒng)中避雷器能承受2次65kA（ 或40kA） 的雷電流沖擊，避雷器中流過(guò)雷電流主要分為雷電直擊和沿線路來(lái)波2種。當(dāng)雷直擊桿塔雷電流超過(guò)65kA（ 或40kA） 時(shí)，線路會(huì)出現(xiàn)多相閃絡(luò)現(xiàn)象，引起相間短路速斷跳閘。但是由于短路速斷跳閘現(xiàn)象是不可能出現(xiàn)在線路單相接地故障中，因此說(shuō)明雷電直擊產(chǎn)生的雷電流一定是低于65kA（ 或40kA） 的，故而雷電直擊不可能造成避雷器故障。當(dāng)避雷器遭受雷電沖擊電流過(guò)量且電流密度較大時(shí)，而閥片上的沖擊電流也沒(méi)有均勻分布，導(dǎo)致閥片上局部雷電沖擊電流密度超過(guò)其允許極限值，造成避雷器中的閥片破裂，如果閥片電流能量沖擊過(guò)大，則會(huì)使閥片發(fā)生破碎、爆炸。

2具體防范措施

上述通過(guò)幾起避雷器故障案例分析，針對(duì)不同故障采取不同應(yīng)對(duì)措施。除上述措施外，在實(shí)際運(yùn)行管理中，為確保避雷器安全運(yùn)行，還應(yīng)做好以下幾個(gè)方面防范措施。

2.1做好避雷器的檢驗(yàn)工作

為提高避雷器安全運(yùn)行的可靠性，避雷器的檢測(cè)水平也是極其重要的。對(duì)采購(gòu)的避雷器應(yīng)抽樣檢查，檢測(cè)關(guān)鍵部件、密封性能等，并進(jìn)行密封試驗(yàn);安裝前，檢查避雷器外觀，確保外觀是否保持良好，并對(duì)其絕緣電阻值進(jìn)行測(cè)量是否不小于1000MΩ;安裝后，要嚴(yán)格按照驗(yàn)收規(guī)范做好驗(yàn)收工作。

2.2避雷器要可靠接地

首先應(yīng)直接固定避雷器的接地螺栓與接地線，然后按照橫擔(dān)、沿接地引下線進(jìn)行有效接地，確保各連接部位牢固可靠，以確保整個(gè)接地系統(tǒng)的完整性，而且要保證其連接的接地地網(wǎng)的電阻值要在4Ω以下。在焊接中采用螺栓連接，避免出現(xiàn)縫隙或雜物混入，影響避雷器的使用壽命。

2.3提高閥片的能量耐受能力

為避免避雷器閥片側(cè)面高阻層出現(xiàn)裂紋，應(yīng)將閥片的能量耐受能力提高到65kA 以上。

2.4加強(qiáng)對(duì)避雷器的日常巡視

避雷器是電力運(yùn)行中不可缺少的設(shè)備之一，其運(yùn)行的穩(wěn)定性直接關(guān)系著電力系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性。因此，在其運(yùn)行中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)避雷器的日常巡視。以“基礎(chǔ)熱像”為根據(jù)的紅外診斷方法是當(dāng)前避雷器常用的故障診斷方法，能有效診斷故障狀態(tài)下的熱場(chǎng)，溫度升高變化，以及閥片受潮或者老化缺陷等問(wèn)題。當(dāng)檢測(cè)避雷器溫差達(dá)0.5℃ ～1℃時(shí)，應(yīng)立即進(jìn)行停電檢查和試驗(yàn);還需對(duì)地下連接部位進(jìn)行檢查，以防發(fā)生銹蝕影響接地電阻，使雷擊電流不能快速流入大地，殘余的雷電沖擊電流會(huì)導(dǎo)致避雷器發(fā)生故障; 定期對(duì)避雷器的外觀進(jìn)行檢查，確保是否存在閃絡(luò)、破損等，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更換處理。此外，電網(wǎng)檢修運(yùn)維人員還應(yīng)不斷提高自身檢修水平，熟練掌握避雷器故障分析及處理方法，積極開(kāi)展帶電檢測(cè)工作，以減輕避雷器故障給電網(wǎng)運(yùn)行帶來(lái)的影響。

3結(jié)束語(yǔ)

在電力運(yùn)行過(guò)程中，提高10kV配電線路的供電質(zhì)量，對(duì)長(zhǎng)慶油田二次加快發(fā)展、水電廠高質(zhì)量發(fā)展起到促進(jìn)作用。上述通過(guò)對(duì)**變電所和馬**變電所10kV線路上發(fā)生避雷器故障的產(chǎn)生原因及處理措施進(jìn)行分析，通過(guò)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出幾種避雷器故障的防范措施，為10kV 配電線路的可靠性、電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性提供保障。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭江，林苗.線路避雷器在防雷中的作用研究[J].電瓷避雷器，2006（ 6）：38-41.

[2]葛猛，韓學(xué)坤，陶安培.金屬氧化物避雷器閥片老化缺陷的診斷及原因分析[J].高壓電器，2009，45（ 3）：145-147.

[3]李慶玲，程濟(jì)兵，張明智.避雷器的常見(jiàn)故障及紅外診斷[J].電瓷避雷器，2007（ 2）：31-33

[4]黎沃毅，劉勇浩，陳子輝. 兩起10kV 瓷外套氧化鋅避雷器故障分析[J].機(jī)電信息，2020（ 3）：39+41.

[5]吳倩.對(duì)10 kV 金屬氧化鋅避雷器的故障分析[J].大眾用電，2002（ 1）：26-27.

[6]劉柏良.東莞地區(qū)10kV 配網(wǎng)用避雷器故障分析及對(duì)策[D].廣州： 華南理工大學(xué)，2013.