35kV垵口变35 kV母线避雷器爆炸分析

刘子卓

摘 要 通过分析避雷器典型爆炸事故，总结避雷器运维中的不足，并提出相应的整改措施。

关键词 避雷器；爆炸；事故分析；运行

中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）02-0152-01

电力避雷器是一种重要的过压保护器，担负着限制过电压的重要任务。我局采用氧化锌无间隙避雷器，它的性能稳定，并且具有优越的保护性能，抗老化能力强，能适应遂昌地区的地理及环境。

避雷器正常运行时，主要流过容性电流，电阻性电流只占很小的一部分。当遭受过电压时，由于氧化锌避雷器的非线性特性，流过避雷器电阻片的电流立刻达到几千安培，将避雷器导通，将过电压释放，继而有效限制过电压的侵害，通过过电压后避雷器又恢复到高电阻，电力系统恢复正常。但是，当氧化锌避雷器承受长期持续运行过电压时超出避雷器承受能力，就会加速避雷器老化，继而发生阻性电流增加功耗随之增大，导致避雷器发生爆炸事故。避雷器内部受潮也是造成避雷器事故的一个重要因素。

本文通过分析避雷器典型爆炸事故，总结避雷器运维中的不足，并提出相应的整改措施。

1 事故运行方式

35 kV垵口变采用单母线接线方式，遂垵3054线运行主供垵口变电所，35 kV母线带#1、#2主变运行，#1、#2主变10 kV侧供10 kV母线，10 kV所用变带全所运行，35 kV所用变空载运行，其中35 kV及10 kV母线均安装有氧化锌避雷器。直流及二次监控系统运行正常。遂安3054线接入妙高变，再经金妙3001线接入110 kV金溪变。遂安3054线2013年3月6日12：40向电网输送小水电功率为7.05 MW。

2 避雷器损毁情况

3月6日晴天，13：12，垵口变人员电告变电值员垵口变内有异常声响；变电运维班立即派人赶往垵口变现场检查，发现35 kV B相母线避雷器爆炸，A相避雷器底部瓷瓶被炸裂成3块，其他设备正常。35 kV母线避雷器型号为Y5WZ-51/134，额定电压为51 kV，持续运行电压为40.8 kV，系统电压为35 kV，同时配型号为JCQ-C4的在线监测器。

本次异常中损坏的避雷器是于2010年3月5日原B相避雷器击穿后新换，2013年1月25日预防性试验数据合格（带电测试）、全所接地电阻测试合格。其他两个正常相避雷器于2008年3月投运。

经雷电定位系统查询，2月25日至3月6日，遂安3054线附近5千米没有发生过雷击，避雷器动作次数B相明显多余其他两相（A相：24 B相：89 C相：10）。

35 kV垵口变后台监控信号为：12：49：54 35 kV垵口变报 35 kV母线单相接地，接地时（Ua=36.46 kV，Ub=2.11 kV，Uc=38.31 kV，3U0=108.10 V）；13：11：50 35 kV垵口变35 kV母线单相接地信号复归，复归时（Ua=21.69kV，Ub=21.77 kV，Uc=21.32 kV，3U0=1.41 V）。

3 避雷器损毁分析

从避雷器的损坏情况看，避雷器炸毁，由于避雷器多次、连续通过强电流造成氧化锌严重发热，强烈发热使外套损坏。而目前在线监测手段较少，导致能提供分析的原始数据较少，根据运行经验一般来说氧化锌避雷器爆炸的原因主要有以下两点。

1）老化特性不好或阀片的均一性差，运行一段时间后，阀片老化阻性电流及损耗增加，由于电网电压不变，则避雷器内其余正常的阀片因荷电率增高，负担加重，导致氧化锌阀片老化，我局所采用的避雷器的氧化锌阀片设计寿命为10-20年左右，通过查询垵口变的母线电压年度数据，35 kV母线线电压在40.8 kV以上的情况经常发生，如果此时发生单相接地情况，超过避雷器持续运行电压，必然会导致避雷器阀片的老化。

2）可能由于互感器发生铁芯谐振而产生较大的过电压，当发生非线性谐振时，过电压幅值高达2-3倍相电压，而且作用时间长且在发生基频谐振的同时，还可能激发高频和分频谐振，两者叠加，将会产生更大的危害，而目前综合自动化系统的信号内容并不足以支持谐振现象的发现，因此可认为发生互感器铁芯谐振：这点唯一的佐证就是2月25日-3月6日在没有雷击情况下避雷器动作计数器动作了15次，而从12年10月开始到13年2月25日均无变化。

4 事故分析结果与讨论

基于以上分析，我们可以得出结论，此次避雷器爆炸最主要原因是在避雷器持续运行电压经常超过其额定持续运行电压的情况下，互感器发生铁磁谐振，致使电压幅值高达2-3倍的额定电压（70 kV-135 kV），同时，工频电源能自动补充过电压能量，使铁磁谐振过电压进入避雷器保护动作区，造成避雷器长时间反复动作直至热崩溃，以至于避雷器损坏爆炸。

针对此次避雷器爆炸事故，提出以下整改措施。

1）针对35 kV母线电压过高问题，首先应做好系统的优化，尽量降低母线电压，另一方面，应研究有无持续运行电压大于42 kV的避雷器，减少避雷器的老化。

2）针对可能发生的铁芯谐振过电压，首先应对垵口变35 kV母线压变消谐器的参数进行检查，其是否合理，是否已损坏失去作用，同时，可以考虑安装带间隙的氧化锌避雷器，避免谐振过电压对避雷器的危害，具体型号参数应再继续进行核实。

3）加强运行监测，及时监测出避雷器的缺陷。对避雷器及各种设备的运行状况进行实时网络化、远程化的在线监测系统，在采集了大量的数据为工作人员对发生的故障及每个设备的运行状况进行综合分析提供必要的和可靠的依据。保证了快速正确地判断事故或设备的运行状况并进行及时有效的恢复处理，确保避雷器安全可靠运行。

4）虽然本次避雷器的故障并不一定是受潮引起，但也不能完全排除这种可能性。特别是B相的避雷器运行状况实际上是在不断下降的。检修人员应加强对历年数据的跟踪、分析，发现怀疑有缺陷设备并提出整改建议将状态检修的工作理念应用到实际工作中去。

5）针对本次B相避雷器炸毁导致A相避雷器瓷瓶损坏的事件，提出变电所瓷瓶应逐步更换为复合绝缘外套氧化锌避雷器，减少避雷器爆炸对其它设备的危害。

6）针对近几年变电所雷击损坏设备情况较为频繁，建议对线路与变电所的防雷配合进行重新校验，特别是垵口、源口、金竹等几个变电所是否存在避雷线过短、避雷线所在杆塔接地电阻超标严重等现象，建议进行彻底排查。

7）装设脱离器，为防止避雷器爆炸时引起事故扩大，可考虑在每只避雷器的下部安装脱离器，使避雷器遭受异常电压作用时，能及时脱离运行电网。

参考文献

[1]郑健，张国庆，田悦新，等.氧化锌避雷器泄漏电流在线监测技术综述[J].继电器，2000，28（9）：1-2.

[2]遂昌县电力工业局.35 kV垵口变电所现场运行规程[M].

[3]朱星宇，邓世建.避雷器在线监测系统的设计[J].工业控制计算机，2006，19（5）：21-22.endprint