氧化锌避雷器炸裂原因分析及防范措施

陈 飞 中国铁路上海局集团有限公司南京供电段

1 引言

避雷器是一种并联在电器设备上的保护电器,用来限制过电压以达到保护电气设备的目的。所起作用是线路或设备上人为地制造绝缘薄弱点即间隙装置，间隙的击穿电压比线路或设备的 雷电冲击绝缘水平低，在正常运行电压下间隙处于隔离绝 缘状态，在过电压下间隙被击穿接地，放电降压起到保护线 路或设备绝缘的作用。氧化锌避雷器具有结构紧凑、体积小、通流容量大、重量轻、防爆炸和密封性能好、制造工艺简单等优点，其优越性得到使用单位的认同，但是氧化锌避雷器发生炸裂也是一个不容忽视的问题，对此认真分析氧化锌避雷器炸裂成因，并提出有效的防范措施非常有必要，是提高铁路供电质量的有力保障。

2 氧化锌避雷器组成及工作原理

氧化锌避雷器是由具有较高的非线性伏-安特性的氧化锌压敏电阻片、芯组、绝缘杆、弹簧和硅橡胶复合外套组成。在正常运行状态下，具有较高的电阻而呈现绝缘状态，通过避雷器的电导电流很小。而在雷电过电压或其他危害设备的过电压作用下，呈现低电阻状态，避雷器间隙放电，释放线路中的过电压能量，即使通过避雷器的电流达到数千安，由于氧化锌压敏电阻片的非线性特性，使与避雷器并联的电器设备残压仍然很低，被抑制在设备绝缘的安全值以下，从而有效的保护了电气设备的绝缘，免受过电压的损害。

3 氧化锌避雷器炸裂原因分析

3.1 安装标准不符合要求

安装氧化锌避雷器前，应先擦去其表面污垢，检查外部是否完整，是否存在缺陷，内部零件应牢固可靠，封口处的橡皮胶垫密封良好，安装时要保证垂直，偏差不应大于高度的15%，连接螺栓要牢固，连接导线应尽量短、直，不得松动。氧化锌避雷器表面存在污垢会引起避雷器外套电压分布不均而形成闪络，使避雷器局部发热，工频放电电压动作负载能力下降，严重时在无雷击、无操作的情况下发生动作，不能熄弧而炸裂。

3.2 避雷器本体质量原因

3.2.1 避雷器受潮

避雷器受潮主要是密封不良或漏气,导致使潮气或水份侵入。密封性不良的主要原因有：

（1）避雷器的密封剂圈缩小形变的指标值达不到设计方案规定,装进避雷器后,易造成密封性无效,使潮气或水份侵入；

（2）避雷器的两边盖板生产加工不光滑,有毛刺,将防爆型板戳破造成潮气或水份侵入;

（3）组装时漏装密封剂圈或将防潮剂袋压在密封环上,或者密封剂圈偏移,或者没有将充氮气的孔封死等。

3.2.2 避雷器热敏电阻片老化

（1）氧化锌避雷器内部热敏电阻片材质和工艺原因导致抗老化特性差，在短时间内避雷器即损坏甚至炸裂；

（2）热敏电阻片的均一能力差,使电位差遍布不匀称,运行过段时间后,一部分电阻片会先老化,造成避雷器参照电压降低,阻性电流量和输出功率耗损提升,由于电网电压不会改变,而避雷器内其他正常的阀片因荷电率升高,承担加重,造成老化速率加速,并产生两极化,造成避雷器产生炸裂。

3.2.3 避雷器的结构设计不合理

（1）一些避雷器生产厂家片面追求重量轻,造成瓷套的干闪、温闪电压太低；

（2）固定电阻片的支撑架绝缘性能不良,有的甚至用青壳纸卷电阻片,复合型绝缘层的击穿电压抗压强度无法符合要求；

（3）热敏电阻片方波通流容积较小,应用在一些场所不相互配合。

3.3 持续运行电压偏差影响

氧化锌避雷器的额定电压是其运行特性的一个重要参数，也是承受工频电压能量的指标，通常氧化锌避雷器的额定电压应在过电压计算分析及耐压承受时间的特性曲线基础上，选择避雷器的额定电压。当运行中电压大于系统承受最高电压时，电网上的高次谐波值严重超标而避雷器电压取值又偏低的情况下，会造成氧化锌避雷器炸裂。

3.4 外部环境影响

（1）重污染地区空气中粉尘比例较大，会对避雷器外护套造成严重的污染而引起污闪或因污垢在外护套表面的不均匀，而使沿外护套表面电流也不均匀分布，导致电阻片的电压不均匀分布，使流过电阻片的电流较正常时大1—2个数量级,造成附加温升，使吸收过电压能力大为降低，也加速了避雷器电阻片的老化。

（2）根据现行氧化锌避雷器行业标准，氧化锌避雷器可耐受2 次40 KA 雷电流冲击，在极少数强对流恶劣天气的情况下，雷电击直击杆塔，瞬时雷电流会超过避雷器的上限耐受电流值，造成避雷器的炸裂。

4 防止氧化锌避雷器炸裂的措施

4.1 做好避雷器的正确选型

避雷器的选型要慎重，既要保证在较高的操作过电压及大气过电压下安全、可靠动作，又要保证在暂态过电压下阀片不动作，在中性点非直接接地系统中，避雷器选型须保证2h 单相接地故障时出现的系统最高过电压氧化锌避雷器不动作，否则暂态过电压长时间反复动作至热崩溃，将造成避雷器炸裂。

4.2 做好避雷器安装区域的选择

在供电线路的架设和路径设计时，对雷击高发区以及土壤电阻率高的区段尽量避免和减少，一般通风口、峡谷口、盆地等部位，都是雷击的高发区，尽量避开这些区段。避雷器安装后，必须提供良好的接地装置，使雷电流能够迅速的流向大地。

4.3 做好避雷器预防性试验

避雷器投入运行前应做预防性试验：

（1）绝缘电阻试验, 使用中的阻值应大于2 000 MΩ，非使用中的应大于2 500 MΩ；

（2）泄漏电流试验，避雷器U1mA值与初始值或制造厂规定值比较变化控制在-5%～+5%以内，75%U1mA 下的泄漏电流值应不大于50 μA。

4.4 做好避雷器运行状态的检查

及时检查出避雷器及相关附件的缺陷，也是保证避雷器安全、可靠运行的重要措施之一。

（1）避雷器本体外观检查：避雷器表面无脏污、无裂纹、无放电痕迹，复合绝缘子表面无绝缘老化现象，铁件无锈蚀，封口处橡皮胶垫良好、严密；

（2）避雷器接地线、引线检查：接地线、引线与各部螺栓连接牢固密实，表面无锈蚀无断裂。引线固定线夹无放电痕迹，接触良好，做好周期性接地电阻测试，防雷接地电阻小于10 Ω。

（3）除对避雷器进行常规的检查外，还可用避雷器监测仪不定期检测避雷器的全电流和阻性电流值。

5 结束语

氧化锌避雷器是目前最理想的过电压保护装置，已经得到广大用户的认可，但是我们在选择和使用时应注意其特点，根据各项参数正确地选择氧化锌避雷器，并在运行中加强检查监测，做好日常维护保养工作，确保避雷器的安全、可靠运行。