10kV配電用避雷器故障分析

蔡招森 邱賽 方緒豪

摘要：現(xiàn)代化城市建設(shè)持續(xù)深入，城市快速前行的同時(shí)，對(duì)電能的需求也逐漸提高，故而如何高效且安全的完成供電與配電工作，成為現(xiàn)階段城市前進(jìn)道路上的一大重要任務(wù)。本文就將探討核心放在10KV配電用避雷器故障分析方面，以期保障供配電的安全性與穩(wěn)定性，推動(dòng)城市的更好發(fā)展。

關(guān)鍵詞：10kV配電;避雷器;故障分析

供電過(guò)程中，10kV配電線(xiàn)路所需承擔(dān)負(fù)荷逐漸增加，該種情況下極易發(fā)生安全事故，威脅城市供電的安全性，影響人們的正常生活。為此，目前業(yè)內(nèi)對(duì)10kV配電線(xiàn)路供電提出了較高要求，必須在該方面革新技術(shù)，加強(qiáng)供電的穩(wěn)定性，進(jìn)而推動(dòng)社會(huì)各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的平穩(wěn)進(jìn)行。

1避雷器的功能作用介紹

在配電線(xiàn)路上安裝的避雷器，主要作用為保護(hù)電氣設(shè)備，防止其受到雷擊影響而發(fā)生高瞬態(tài)過(guò)電壓現(xiàn)象，縮短續(xù)流時(shí)間，有效管控續(xù)流幅值。根據(jù)上述功能作用，避雷器的其他名稱(chēng)也包括過(guò)電壓保護(hù)器、過(guò)電壓限制器?；诒芾灼鞯陌踩Ｗo(hù)功能，被應(yīng)用在10kV配電網(wǎng)線(xiàn)路中，用以防止線(xiàn)路遭到雷電侵襲使10KV配電網(wǎng)發(fā)生跳閘現(xiàn)象，保障供配電的安全性與穩(wěn)定性。

當(dāng)前，避雷器的工藝技術(shù)得到革新優(yōu)化，從前應(yīng)用較多的瓷外套金屬氧化物避雷器已經(jīng)逐漸退出市場(chǎng)，代替其發(fā)揮作用的是復(fù)合外套無(wú)間隙金屬氧化物避雷器，該類(lèi)型避雷器更具功能優(yōu)勢(shì)，體積較小，重量偏輕，且具有優(yōu)良的密封性和耐污性，整體結(jié)構(gòu)緊密，泄流能力極佳[1]。憑借上述優(yōu)勢(shì)特性，該避雷器被高頻率應(yīng)用在10kV配電網(wǎng)配電變壓器、柱上開(kāi)關(guān)、電力電纜終端、戶(hù)外開(kāi)關(guān)站等電力設(shè)備上，用來(lái)保護(hù)電網(wǎng)線(xiàn)路，避免電力設(shè)備遭到雷電侵襲，有效的增大了10kV配電網(wǎng)運(yùn)行的安全系數(shù)。

2避雷器高頻率故障及原因探索

配電用避雷器在日常運(yùn)行中由于內(nèi)部和外部因素的影響，會(huì)存在一些故障性問(wèn)題，具體包括絕緣外套閃絡(luò)燒傷、避雷器內(nèi)部氧化鋅閥片炸裂、機(jī)械斷裂及絕緣外套扎傷等。下面就將具體探究上述問(wèn)題，并對(duì)故障產(chǎn)生原因加以分析。

1）雷電原因

根據(jù)避雷器非線(xiàn)性“伏一安”特性，其在正常工作電壓下呈現(xiàn)為高阻絕緣狀態(tài)，在遭受雷擊時(shí)，則呈現(xiàn)低阻狀態(tài)，避雷器導(dǎo)通使高密度的雷電流流過(guò)避雷器閥片以泄放雷電流。此時(shí)若雷電電流過(guò)大，高于避雷器最大流通極值時(shí)，則避雷器內(nèi)部氧化鋅閥片會(huì)出現(xiàn)炸裂現(xiàn)象，失去保護(hù)作用。相關(guān)部門(mén)為此開(kāi)展如下試驗(yàn)：對(duì)10kV配電網(wǎng)避雷器內(nèi)部氧化鋅電阻片和整只避雷器分別進(jìn)行4/10s大電流沖擊耐受能力試驗(yàn)，結(jié)果表明：當(dāng)電阻片數(shù)目一致的情況下，前者大電流耐受能力強(qiáng)于后者。從避雷器結(jié)構(gòu)入手，展開(kāi)大電流耐受能力排序，從強(qiáng)到弱依次為管型結(jié)構(gòu)避雷器、籠型結(jié)構(gòu)避雷器、纏繞結(jié)構(gòu)避雷器。從上可以看出，10kV配電用避雷器故障同避雷器自身結(jié)構(gòu)組成、工藝技術(shù)有著密切關(guān)系，為降低故障率，需根據(jù)實(shí)際情況合理選擇避雷器類(lèi)型。

2）避雷器受潮

當(dāng)避雷器經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用后，受到避雷器安裝位置及外部環(huán)境因素的影響，避雷器內(nèi)部會(huì)由于潮濕和積累的雜質(zhì)過(guò)多，性能遭到破壞，閥片的絕緣性極度下降，電阻減小，一旦產(chǎn)生過(guò)電壓現(xiàn)象，閥片就會(huì)出現(xiàn)閃絡(luò)的情況，增大線(xiàn)路運(yùn)行危險(xiǎn)系數(shù)[2]。再者，一旦避雷器受潮，由于電阻下降，經(jīng)過(guò)氧化鋅閥片的泄露電流急劇增加，致使避雷器產(chǎn)生放電現(xiàn)象，最終閥片炸裂，引發(fā)了危險(xiǎn)事故。

3）避雷器老化問(wèn)題

配電用避雷器的工作環(huán)境較為惡劣，再加上生產(chǎn)避雷器的廠(chǎng)商相關(guān)技術(shù)不夠嚴(yán)謹(jǐn)完備，密封材料性能不過(guò)關(guān)，導(dǎo)致避雷器壽命極度縮短，使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，避雷器就會(huì)出現(xiàn)老化現(xiàn)象，各項(xiàng)性能均有所下降。比如，長(zhǎng)期工作的配網(wǎng)氧化鋅避雷器，內(nèi)部閥片性能會(huì)有所下降，功能減弱，會(huì)出現(xiàn)閥片電位分布不均的情況，該種問(wèn)題極易引起安全事故，不利于供電的穩(wěn)定性。另外，電阻片邊釉層與金屬氧化物芯體接合面也存在不均勻現(xiàn)象，這種不均勻現(xiàn)象在承受沖擊電壓時(shí)，若接合面存在氣泡，將會(huì)在氣泡處形成放電最終擊穿。除此之外，過(guò)度老化的避雷器，外部保護(hù)套的損壞程度嚴(yán)重，氧化鋅閥片炸裂，甚至絕緣外套產(chǎn)生閃絡(luò)問(wèn)題，阻礙了線(xiàn)路的安全高效運(yùn)行，避雷器失去作用。

3.10kV配電用避雷器故障應(yīng)對(duì)策略

3.1因雷擊引起故障的解決策略

配電用避雷器經(jīng)常受到外部惡劣天氣的影響，這里雷電影響最為嚴(yán)重。對(duì)此，工作人員可以適當(dāng)增強(qiáng)絕緣子抵抗雷電的能力。這里耐張懸式絕緣子得到了廣泛應(yīng)用，該類(lèi)型絕緣子具有較強(qiáng)的抗雷擊性能，避免線(xiàn)路發(fā)生閃絡(luò)情況。另外，對(duì)于雷電侵襲，也可在變壓器的高低壓側(cè)適當(dāng)增加避雷器，這是目前可操作性最強(qiáng)且最為簡(jiǎn)單的策略，能夠使線(xiàn)路免受雷電破壞，增大供電安全系數(shù)。除上述應(yīng)對(duì)策略外，工作人員還要及時(shí)掌握天氣情況，可以與當(dāng)?shù)貧庀蟛块T(mén)保持緊密聯(lián)系，當(dāng)接到惡劣天氣的通知時(shí)，提前做好防范措施，使線(xiàn)路免受雷電侵?jǐn)_，保證避雷器的優(yōu)良性能，將風(fēng)險(xiǎn)降到最低。

3.2注重避雷器檢測(cè)

除合理應(yīng)對(duì)雷電天氣外，加強(qiáng)對(duì)避雷器自身的檢測(cè)同樣重要。針對(duì)采購(gòu)回來(lái)的避雷器，工作人員需要展開(kāi)抽樣檢查，仔細(xì)檢查避雷器各部件性能，確定其是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，且通過(guò)密封試驗(yàn)檢測(cè)避雷器的密封性。在避雷器的安裝工作中，工作人員還應(yīng)查看避雷器的外部構(gòu)造，無(wú)任何外觀(guān)問(wèn)題的前提下，方可安裝避雷器，同時(shí)檢測(cè)避雷器的最大絕緣電阻值，極值應(yīng)保持在大于或等于1000MΩ。待避雷器安裝完畢后還需進(jìn)行驗(yàn)收，確保安裝符合規(guī)范要求。

3.3將避雷器作接地處理

工作人員需直接固定避雷器的接地螺栓與接地線(xiàn)，之后按照橫擔(dān)、沿接地引下線(xiàn)進(jìn)行有效接地，確保各連接部位的牢固可靠，以保障整個(gè)接地系統(tǒng)的完整性。這里值得注意的是，避雷器連接的接地地網(wǎng)電阻值應(yīng)控制在4Ω以下。焊接環(huán)節(jié)要求工作人員使用螺栓加以連接，以增強(qiáng)各部件連接的緊密性，防止雜質(zhì)和縫隙的產(chǎn)生。該處理也可增強(qiáng)避雷器的防潮能力，延長(zhǎng)其有效工作時(shí)間[3]。

3.4增加避雷器巡查次數(shù)

除上述故障應(yīng)對(duì)措施外，增加避雷器巡檢次數(shù)同樣至關(guān)重要。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，可有效診斷故障狀態(tài)下的熱場(chǎng)，溫度升高變化以及閥片受潮或老化問(wèn)題。一旦在巡檢中發(fā)現(xiàn)避雷器溫差在0.5℃-1℃范圍內(nèi)時(shí)，工作人員要及時(shí)作停電處理，展開(kāi)避雷器安全檢查與試驗(yàn)。另外，還要查看避雷器同低下連接的部位，防止因銹蝕作用而增大接地電阻，進(jìn)而阻礙雷擊電流的通過(guò)，如果雷擊電流不能盡快流入大地，則剩余雷擊電流會(huì)破壞避雷器性能，并引發(fā)危險(xiǎn)事故。

再者，工作人員要加強(qiáng)避雷器外觀(guān)查驗(yàn)，以免其出現(xiàn)閃絡(luò)、老化破損問(wèn)題。如果檢查到避雷器存在上述問(wèn)題，則應(yīng)采取更換或維修等措施加以處理。避雷器的檢測(cè)工作還要求工作人員具備過(guò)硬實(shí)力，檢測(cè)人員需不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)，加強(qiáng)避雷器故障識(shí)別能力，確保線(xiàn)路的安全性。

4結(jié)語(yǔ)

針對(duì)10kV配電用避雷器的故障分析，專(zhuān)業(yè)人員要先掌握具體故障類(lèi)型，之后針對(duì)故障問(wèn)題找出具體原因。面對(duì)避雷器因老化、雷擊和受潮產(chǎn)生的故障問(wèn)題，工作人員應(yīng)加強(qiáng)檢測(cè)，提高避雷器閥片耐受能力，優(yōu)化絕緣子性能，防止內(nèi)外部環(huán)境對(duì)避雷器產(chǎn)生破壞，從而保障10kV配電線(xiàn)路的供電穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

[1]蘇鳳仁，趙富紅.10kV配電網(wǎng)避雷器故障分析及處理措施研究[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2019（2）：2-2

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