组合式过电压保护器故障原因分析及预防措施

田 冲

（潞安矿业集团（公司），山西 长治046204）

0 引言

随着电力系统的不断发展，电力企业对断路器使用功能方面的要求越来越严格。断路器具备种类广、型号多的特点，其中应用最为广泛的是真空断路器，真空断路器具备操作简单、生产快速、制备成本低、使用周期长、检修方便等诸多优点。但由于真空断路器工作速度过快，在对变电设备或电动机进行电压通断时，容易出现截止过电压、二次通电过电压以及通断过电压，过电压的产生会损害电力系统设备的性能。所以，为了保障真空断路器工作过程中设备设施的安全运行，必须在真空断路器中安装过电压保护设备。

1 组合式过电压保护器概述

在电力系统中，通常把多个性能相同的过电压保护器利用串联形式连接到断路器中。串联过程中，过电压保护器在相间和相地之间都连接有氧化锌阀片或带有间隙。电力部门将通过串联间隙或无间隙连接成的过电压保护器称为组合式过电压保护装置，这种保护设备对仪器间过电压有良好的保护功效，特别适用于绝缘效果很低的通电自转电动机等设备。组合式过电压保护器由于采用新型绝缘材料且整体结构紧密，特别适合和中压通断箱一起使用，因此在电力系统中得到普遍认可。

2 组合式过电压保护器故障原因分析

组合式过电压保护器因长时间在高强电压下工作并多次遭受种类不同的过电压打击，且长时间工作过程中内部机构必然受腐蚀、损害等因素影响而使保护器性能逐渐降低，这就不可避免地导致了组合式过电压保护器故障的发生。生产组合式过电压保护器的企业单位众多，近年来，由于设备质量和检修保护等原因，每年都有因为组合式过电压保护器故障造成电力系统停止工作的现象发生。所以，为了保障组合式过电压保护器良好运行，确保电力系统安全稳定工作，电力检修部门对其进行故障检修也变得异常重要。相关技术人员通过分析组合式过电压保护器故障，总结出以下几个故障原因：

2．1 组合式过电压保护器内部因素

主要是组合式过电压保护器初始设计不符合规格导致制造方面存在问题，例如，其内部绝缘器件绝缘性能不足，整体结构的抗应力性能和散热性能达不到国家标准要求，连接所用氧化锌薄片材料质量不合格或允许通过电流量较小，当工作过程中频繁有大电流长时间通过时，会引起局部温度过高，从而烧毁元器件。

2．1．1 氧化锌薄片质量问题

氧化锌薄片是组合式过电压保护器的主要部件，其使用性能和运行寿命直接关系到组合式过电压保护器的整体质量。目前，我国生产氧化锌薄片的企业众多，在薄片制备过程中，生产企业往往只看重产品生产速度，而不在乎氧化锌薄片的质量，从而造成部分产品不合格，生产企业检验手段再不先进，便会造成氧化锌薄片个体使用性能存在很大的区别，这些区别直接体现在薄片允许通过电流量较小，老化速度较快，随着运行周期的增加，通过电流逐渐增大，造成氧化锌薄片局部温度骤升，由于温度过高且不在氧化锌薄片承受的范围内，导致其因受热发生劈裂损害现象。

2．1．2 组合式过电压保护器结构组装问题

组合式过电压保护器结构组装不好，主要是组装人员采用的组装技术不全面，或组合式过电压保护器内部结构组成材料抗老化性能不强，工作周期过长后内部材料老化等导致。在电流通过造成局部温度过高、工作环境潮湿和工作周期时间过长三重因素影响下，由于组装问题而使湿气渗入，造成电流短路，内部机构绝缘能力下降，就会造成氧化锌薄片损害甚至发生整体爆裂。

2．2 检修实验导致的问题

在检修实验中，部分组合式过电压保护器在工频放电和抗压强实验后绝缘性能逐渐降低，其主要原因是薄片潮湿、导电爬距过高或材料质量问题、薄片表面有污垢等。

2．3 运行中保护措施不力

过电压保护器安装过程中避免不了设备的碰撞，碰撞容易造成连接导线松动，会使短路电流迅速增大，导致局部温度过高；导线固定不好还会引起组合式过电压保护器整体失去过电压保护功能。

3 预防措施

3．1 初始设计模型选择

在初始设计时，应首先考虑选择性能稳定、投用时间长的老产品模型，然后选择有先进的加工生产工艺和完善的检测方法的生产企业，这样才能确保所生产出来的组合式过电压保护器具有良好的抗老化性能、耐腐蚀性能。在设计组合式过电压保护器时，要了解所选择模型的内部结构、氧化锌薄片和间隙的质量、保护器整体的防电流性能和实用性能，其中特别要注意氧化锌薄片的选择。根据所选模型生产出来的组合式过电压保护器性能一定要符合国家标准规定。

3．2 实时监控

首先将组合式过电压保护器通过光缆连接到电力系统网络中，并由专业人员通过监测仪进行实时监控，需注意阴雨天和易发生状况的机构应加大检测力度。电力企业应该严格遵守国家标准规定：“对组合式过电压保护器工作状态要求随机选择时间进行使用功能的测试实验。”

现阶段，实时监测技术手段颇多， 而红外热成像技术是应用最广泛的，也是认可率最高的。例如，在对有间隙直流电过电压保护器进行监测时，红外热成像技术最为适用。通过总结可知：为了更好地应用红外热成像诊断技术，宜在检测仪器上安装小型观察室，方便监测。

3．3 频率波动的处理

由于频率波动对组合式过电压保护器的工作周期影响很大，所以要加强对频率波动的处理力度，对频率发出源进行正确处理，在有频率波动的初始线路上增加缓频设备，以使电力系统的频率波动值在国家电力部门标准规定范围内。

3．4 数据统计

相关部门要对组合式过电压保护器工作状态进行数据统计，即对工作中的组合式过电压保护器建立完整的数据库，分别记录组合式过电压保护器出厂情况、检测性实验数据及实时监测工作数据，数据记录一直到此组合式过电压保护器不进行工作为止。由于组合式过电压保护器出现事故时造成的损失极高，根据电力系统长期工作经验，笔者认为，每一个组合式过电压保护器工作周期如果超过8年，就必须进行替换。

3．5 采用具备脱离性能的过电压保护器

对于有间隙的双联过电压保护器不能进行检测实验的问题，技术人员提倡应用具备脱离性能的组合式过电压保护器，这也是现阶段应用最广泛的新型过电压保护器，但其使用性能的好坏还得根据其工作周期进行总结。

4 结语

根据笔者多年的工作经验，组合式过电压保护器失去功效的因素有接地时暂态过电压，水渗、杂质污染和材料劣质等，但是仍然有一部分过电压保护器设备受损原因不确定，而损害速度的离散性以及雷电、运行过电压、频率波动和工作条件等的不确定性都决定着组合式过电压保护器的使用性能，所以，我们要通过不断的研究、讨论、实验和总结，制定并实施有效的预防措施，从而确保电力系统安全稳定运行。

［1］张一军，汪卫国．组合式过电压保护器与常见过电压保护器原理的比较分析［J］．浙江电力，2005（3）

［2］付罗柯，张学林，程斌．组合式过电压保护器实际运用［J］．科技资讯，2010（22）

［3］卿明军．新型组合式过电压保护器在我厂的应用［J］．山西电力，2004（12）