探讨变电站220kV避雷器受潮故障及防范对策

林雄德

摘 要：文章首先简单介绍了避雷器的概念、分类及作用，然后针对某220kV变电站氧化锌避雷器受潮故障情况进行具体分析，结合现场实际试验得出故障原因，进而提出了相应的防范对策，为避雷器类似故障提供了可靠有用的处理依靠。

关键词：氧化锌避雷器；受潮；防范对策

中图分类号：TM401 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）27-0079-02

前言

雷击过电压会在短时间内造成峰值很高的过电压，对电气设备造成很大的威胁。而避雷器则是一种能释放雷电兼能释放电力系统操作过电压能量，保护电力设备免受瞬时过电压危害，且能截断续流，不致引起系统接地短路的电气设备。避雷器对电气设备起过电压保护作用，其性能的优劣直接影响着变电设备的安全运行，对避雷器受潮原因及防范对策进行深入探讨是很有必要的。

1 避雷器的简介

避雷器是连接在导线与地之间一种防雷击的设备，与被保护设备并联。在正常情况下，避雷器对地视为断路。一旦出现过电压危及到被保护设备的绝缘时，避雷器动作将高电压冲击电流导向大地，从而限制电压幅值，保护电气设备的绝缘。当过电压消失时，避雷器恢复原状，起到保护作用。常见的避雷器主要分为管式避雷器、阀型避雷器和金属氧化物避雷器。

（1）管式避雷器。保护间隙型，主要是由两个间隙串接组成，一个在产气管内，称为内间隙；另一个在产气管外，称为外间隙。它具有较强的灭弧能力，能在放电后自行灭弧；但采用的火花间隙属于极不均匀电场，会产生很大的截波，运行维护很麻烦，运行不可靠。所以，大多用在供电线路上做避雷保护。

（2）阀型避雷器。由多个火花间隔和阀片电阻串联构成，放电分散性小，伏安特性平坦，灭弧性能好。但阀片的热容量有限，不能承受较长时间的内过电压冲击电流作用。

（3）金属氧化物避雷器，主要是指氧化锌避雷器，利用氧化锌阀片理想的伏安特性，非线性极高，在大电流时呈低电阻特性，限制了避雷器上的电压；而正常工频电压下呈高电阻特性。具有无间隙，无续流、残压低、通流容量大、反应时间较快等优点，同时耐重复动作能力强，抗老化能力强，性能稳定，结构简单，造价低，被广泛使用。

本文主要是针对目前220kV变电站使用最广泛的氧化锌避雷器的受潮故障情况展开探讨。

2 氧化锌避雷器受潮现象及原因

氧化锌避雷器受潮后容易导致其绝缘性能下降，有可能导致严重的电气设备事故。氧化锌避雷器受潮后一般表现为：（1）瓷套内壁或者阀片外侧有水珠，有明显的闪络痕迹；（2）防爆绝缘筒有放电痕迹；（3）内部铁件及镀锌层、弹簧等有锈蚀現象；（3）带电测试时阻性电流峰值增大，有功损耗增加等。

而一般造成氧化锌避雷器受潮的原因有：（1）密封胶圈没有达标或者密封胶圈变形失效、移位等导致水分侵入；（2）避雷器组装时环境湿度过大，氧化锌阀片和绝缘件未经干燥处理便装入瓷套，带入了潮气；（3）瓷套质量不合格，在运输或者安装过程中出现了裂纹。

3 氧化锌避雷器试验方法

3.1 本体、底座绝缘电阻的测量

对避雷器的本体、底座绝缘电阻进行测量是检查器绝缘状态最简便的方法，绝缘电阻的大小可直接反应其绝缘情况，能有效地发现避雷器瓷套裂纹，本体受潮及底座绝缘不良等缺陷。一般在空气湿度不超过80%的条件下进行试验，避免空气中的水分对测量结果造成影响；测试前应用干净的棉丝或布将避雷器表面擦干净，避雷器表面污秽物会导致其表面电阻率降低，测量结果容易受到表面泄漏电流的影响；同时，为了消除避雷器残余电荷的影响，应在试验前进行充分放电。

根据规程要求，对于35kV及以上电压等级的避雷器本体绝缘电阻不小于2500MΩ，底座绝缘电阻不小于5MΩ。然后将试验结果和同类设备的数据、出厂试验数据、耐压前后数据进行对比，若发现异常，应立即查明原因。

3.2 泄漏电流的测量

氧化锌避雷器阀片电阻具有优良的非线性曲线，其电阻值和通过的电流有关。对避雷器进行直流1mA电压U1mA及0.75U1mA的泄漏电流的测量，是为了检查其非线性缺陷及绝缘性能。有利于检查避雷器直流参考电压及避雷器在正常运行中的负荷电流，对确定阀片片数，判断额定电压选择是否合理及老化状态都有十分重要的作用。

根据规程要求，投运后，随着避雷器运行时间增加，泄漏电流有一定的增大，0.75U1mA电压下不会超过50uA，而直流1mA电压U1mA与初始值相比变化在±5%以内；所以，通常0.75U1mA下的泄漏电流偏大（大于50uA）或者电压升不上去，则避雷器可能受潮。

3.3 运行电压下的交流泄漏电流带电测试

在带电状态下，对避雷器工作状态进行带电检测，可有效地发现避雷器阀片的老化、受潮情况。当避雷器内部绝缘不良，电阻片特性发生变化时，如阀片老化、受潮、内部绝缘件受损，及表面严重污损时，泄漏电流中的阻性分量会增大。而阻性电流增大，会使电阻片功率损耗增大，电阻片运行温度增加，加速其老化。

4 氧化锌避雷器受潮故障实例分析

4.1 故障基本情况

某220kV变电站某220kV间隔B相避雷器压力释放阀动作，泄漏电流表烧毁，接地软连接也烧毁断开，未发现避雷器表面有放电痕迹。检修人员对B相避雷器进行绝缘测试，发现绝缘完全损坏，阻值为0。对避雷器进行解体检查发现：（1）均压环一侧有明显的灼伤白点；（2）避雷器的上节及下节法兰处也有灼伤白点；如图1（a）和（b）所示。（3）避雷器下节瓷件的密封槽密封圈存在不均匀的情况，且内壁一侧被严重灼伤，内壁釉层脱落；瓷件密封面有水渍。如图2所示。（4）避雷器上节元件的电阻片有贯穿性闪络迹象，但未发生开裂和击穿现象；（5）避雷器上节元件发现电阻片有开裂和贯穿性击穿现象。

4.2 故障原因分析

根据现场避雷器解体情况分析可得：（1）避雷器下节的盖板安装时其中一个螺栓没有拧紧，导致了密封槽密封圈不均匀。经过长期运行后，水分从密封面进入了内部，造成了内部绝缘降低。从而引发了后来下节元件的闪络放电，压力释放阀动作。（2）避雷器下节元件的电阻片有贯穿性闪络迹象，表明了避雷器下节元件曾经发生过闪络，造成了避雷器上节承受了工频过电压，引发了避雷器上节元件电阻片有开裂和贯穿性击穿现象。

4.3 防范对策

为了避免上述事故的再次发生，结合运行维护的经验与实际，提出了以下防范对策：（1）出厂验收。对质量严格把关，严格检查避雷器瓷瓶是否有裂纹，密封性是否完好，试验是否合格等，保证产品绝对合格才出厂安装。（2）安装条件。安装环境应避免湿度过大的天气，同时注意粉尘污染。（3）运行维护。加强避雷器的外部绝缘，可采用在瓷套上涂PRTV 或复合绝缘材料等，或者加装屏蔽环，最大限度降低泄漏电流的影响；加强巡视工作，定期清扫表面粉尘并涂刷防污闪硅油；记录不同天气下避雷器计数器的泄漏电流数据并进行对比，发现数据异常增加应立即开展检查工作。积极开展在线监测工作，将避雷器的带电测试工作常态化，以获取避雷器实时的阻性电流值。

5 结束语

避雷器长期受潮会导致内部绝缘降低，引发内部元件闪络放电，严重时会引发避雷器本体的烧坏或爆炸。应加强对避雷器的维护管理，最大限度避免避雷器因受潮引发故障，提高电网安全运行的水平，对电网的防雷技术进一步改进有推动作用。

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