避雷器致线路故障原因分析

避雷器致线路故障原因分析

张冬鹏

国网鞍山供电公司辽宁鞍山114000

摘要：目前，金属氧化锌避雷器在配网线路中得到广泛应用，配电线路和设备的耐雷水平有所提高。作为这种限制过电压、进行发变电站和直流换流站绝缘配合电力设备来说，本身具有残压小，体积小，保护性能好，以及吸收过电压能量大等特点。在目前运行过程中，因避雷器被击穿而发生的线路跳闸事故时有发生，这样供电的可靠性就得以降低，因为10kV线路在避雷器被击穿以后通过避雷器发生接地，需要在停电后处理隔离故障。本文针对在运行维护中遇见的金属氧化锌避雷器的典型事故，对于故障原因进行详细分析，同时提出相应解决措施。

关键词：配电；金属氧化锌避雷器；故障分析

1避雷器故障原因分析

阀片侧面高阻层裂纹导致的故障、避雷器内部受潮导致的故障和雷电冲击电流导致，上述三种是经过运行人员进行避雷器故障统计后，得到的主要造成避雷器故障的三个原因，下面分别对于这两种故障，在结合典型的故障实例基础上进行分析。

1.1阀片侧面高阻层裂纹导致的故障

（1）高阻层裂纹故障事例

在一起避雷器击穿故障过程中，事故以后通过解体击穿避雷器，内部金属锈蚀现象并没有发现，也没有发现阀片内部及其喷铝面放电，但是同时电弧通道在阀片侧面发现。微细裂纹被运行人员在避雷器侧面绝缘层发现，这样就降低了避雷器绝缘强度，使得击穿避雷器成为可能。

（2）造成高阻层裂纹的原因

选取一种有机材料配制的涂料作为高阻层的避雷器绝缘釉，侧面绝缘层可以通过高温烧结而成。避雷器绝缘釉会在当阀片的热膨胀系数与侧面高阻层热膨胀系数存在较大差异的情况下，出现一些细微的裂纹，这样就使得避雷器绝缘釉的强度有所降低，闪络现象就在过电压下发生。这正是这期故障发生的原因，采用温度比较高的注胶来进行填充，来消除雷器阀片与外绝缘筒间的空腔。由于避雷器阀片与侧面高阻层热膨胀系数之间存在较大差异的缘故，这样情况下，避雷器绝缘釉微裂纹就非常容易在高温注胶时产生。

1.2避雷器内部受潮导致故障分析

（1）内部受潮故障实例分析

某年6月25日，雷雨，针对10kV长沟线发生接地故障进行分析后，在巡线过程中发现避雷器被击穿。线路送电在快速更换避雷器后实施成功。破裂阀片（硅橡胶外套）侧面有明显闪络痕迹，这在故障避雷器进行拆解后比较明显，其中锈蚀现象出现在内部金属件，而放电踪迹则不在阀片喷铝面出现，阀片破裂或破碎并没有发生。这也说明了，对于阀片本身来说，并没有发生劣化现象。因为在劣化现象发生后的避雷器击穿的想象不一样，应该不表现为侧闪，而是表现为阀片爆炸。本例避雷器阀片与绝缘筒间存在气隙，这样就使得潮气更为容易进入在空腔的呼吸作用下，运行人员认为沿阀片侧面发生闪络后，在过电压作用下，能够形成电弧通道。

（2）避雷器内部受潮原因分析

避雷器自身的质量问题则是其内部受潮的主要原因。具体分析产生这样的原因包括以下几个方面：第一，在避雷器生产过程中密封有可能在生产与装配的过程中，由于安装环境湿度超标所致；第二，部分潮气滞留在阀片及内部零部件上，烘干不彻底所致；第三，密封圈漏放放偏在装配时，或者杂物在密封圈与瓷套密封封面之间存在都影响避雷器内部受潮。

1.3雷电冲击电流导致的故障

（1）雷电冲击的故障事例

对于在某年5月27日发生的10kV线路发生接地故障进行分析，其中1个避雷器爆裂在巡线中发现，送电线路在更换避雷器后送电成功。在对于故障避雷器进行相关的解体后发现，硅橡胶外套出现破裂现象，对于阀片进行仔细检查后发现2片破碎，2片裂开，但是没有看见侧闪痕迹。这种现象说明雷电过电压的直接作用于这个避雷器，这样对于阀片耐受雷电冲击能力较差的该避雷器来说，在雷电流作用下的阀片破裂就不可避免，同时也引起了其余阀片破碎以及相关外套管爆开等问题。

（2）雷电冲击的故障的原因分析与思考

避雷器应能耐受2次65kA（或40kA）的雷电流冲击，这是避雷器国家标准。由于避雷器中流过雷电流有两种途径，即雷电直击和沿线路来波，所以10kV系统中避雷器不可能流过超过65kA（或40kA）的雷电流。对于超过10kV线路耐雷水平的65kA（或40kA）的雷电流来说，这个不可能成立的；当是雷直击杆塔的情况下，雷电流可能超过65kA（或40kA），同时应该注意，此值远远超过10kV杆塔反击耐雷水平，所以，线路多相闪络现象就会出现，这样就会引起相间短路速断跳闸。对于线路单相接地这个故障来说，没有进行速断跳闸现象，所以说，雷电直击产生的雷电流不可能超过65kA（或40kA）。

对于雷电流是冲击电流波来说，不同电流下的故障表象及阀片仔细分析可以得出，避雷器遭受到雷电过电压作用而使阀片中流过雷电流是阀片损坏原因，同时，阀片中的电流密度也是比较大的。不是均匀分布的冲击电流在阀片，阀片就会遭破坏是因为更容易使得局部阀片的雷电冲击电流密度超过其允许极限值。阀片破碎、爆炸只有在电流能量很大的情况下形成，在电流能量不太大情况下，一般造成阀片破裂。这里分析阀片破碎原因如下：系统电压一般情况下是由避雷器内4片阀片共同构成承担，但是当其中的2片破裂恶化后，其余2片就承担全部的系统电压，这样使得劣化程度进一步加重，最后工频电压下阀片会遭到破坏。当能量较大的工频电源下，就会出现阀片的破碎或者爆炸。

2技术措施

针对氧化锌避雷器几次事故分析的结论，要保证氧化锌避雷器在网上安全可靠运行，建议生产和使用单位应采取以下措施：

2.1设计选型

在设计选型上，应首选有多年稳定运行实践的产品，在选择生产厂时，应选择有先进的工艺设备和完善的检测手段的生产厂，才能保证所选用的氧化锌避雷器具有高的抗老化、耐冲击性能，以使在产品的寿命周期内稳定运行。在订货技术条件书中对产品技术有特殊要求的应明确提出。例如对避雷器阀片与绝缘筒间采用无气隙结构，对绝缘釉耐热等级等。采购阀片时，要选择产品质量好、信誉好的厂家，对阀片大电流冲击耐受能力（反映阀片的能量耐受能力）要求为65KA。

2.2加强监测

尽可能的做好避雷器预试工作，定期测量避雷器的直流1毫安参考电压（U1ma）和75%参考电压下（0.75U1ma）的泄漏电流，从而可有效地发现避雷器是否劣化、受潮，以便及早处理。增设氧化锌避雷器的在线监测仪，并加强对在线监测仪的巡检力度，特别是在雷雨后和易发生故障的部位增加巡次数。定期给氧化锌避雷器进行各项电气性能测试及在线监测仪的校验。

2.3防污措施

采用必要的避雷器瓷套的防污措施，如定期清扫或涂以防污闪硅油，在氧化锌避雷器选型上选用防污瓷套型的氧化锌避雷器。

2.4技术管理

加强对氧化锌避雷器的技术管理工作，即对运行在网上的每一只氧化锌避雷器建立技术档案，对出厂报告、定期测试报告及在线监测仪的运行记录均要存入技术档案，直至该避雷器退出运行。

3结语

氧化锌避雷器是具有良好保护性能的避雷器。利用氧化锌良好的非线性伏安特性，使在正常工作电压时流过避雷器的电流极小（微安或毫安级）；当过电压作用时，电阻急剧下降，泄放过电压的能量，达到保护的效果。这种避雷器和传统的避雷器的差异是它没有放电间隙，利用氧化锌的非线性特性起到泄流和开断的作用。

参考文献：

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