金属氧化物避雷器爆炸原因及应对措施

金属氧化物避雷器爆炸原因及应对措施

翟亮

（国网宁夏石嘴山供电公司宁夏石嘴山市753000）

摘要：由于金属氧化物避雷器具有通流容量大、稳定性好等优点，从而取代传统碳化硅避雷器，但由于中性点不接地系统内过电压持续时间长、倍数高，同样对金属氧化物避雷器有较大的威胁。在运行中，金属氧化物避雷器的爆炸事故时有发生，大部分是在雷雨天气损坏，也有个别在正常运行情况下损坏的。

关键词：金属氧化物；避雷器；爆炸原因；对策；分析

引言：从避雷器的结构设计、原理、长持续时间电流脉冲、热稳定性以及长期稳定性方面，设计了两种避雷器：有空气间隙避雷器和无空气间隙避雷器。从避雷器的密封性能方面分析了引起避雷器爆炸的原因：潮气进入避雷器内部，引起内部闪络，导致电阻片老化，电阻片温度升高在正常电压下失效，引起避雷器爆炸或发生热崩溃。通过分析得知，为了保证避雷器的防爆性能，避雷器应密封性能好、方波通流能力高、稳定性好、内部无空气间隙，且避雷器最好为硅橡胶直接注塑到金属氧化物电阻片上的结构。

1.避雷器爆炸主要原因

1.1受潮

密封不良或漏气，使潮气或水分侵入。密封不良的主要原因为金属氧化物避雷器的密封胶圈永久性压缩变形的指标达不到设计要求，装入金属氧化物避雷器后，易造成密封失效，使潮气或水分侵入。金属氧化物避雷器的两端盖板加工粗糙、有毛刺，将防爆板刺破导致潮气或水分侵入。有的金属氧化物避雷器的端盖板采用铸铁件，但铸造质量极差，砂眼多，加工时密封槽因此而出现缺口，使密封胶圈装上后不起作用，潮气或水分由缺口侵入。组装时漏装密封胶圈或将干燥剂袋压在密封圈上，或是密封胶圈位移，或是没有将充氮气的孔封死等。装氮气的钢瓶未经干燥处理，就灌入干燥的氮气，致使氮气受潮，在充氮时将潮气带人避雷器中。瓷套质量低劣，在运输过程中受损，出现不易观察的贯穿性裂纹，致使潮气侵入。总装车间环境不良，或是经长途运输后，未经干燥处理而附着有潮气的阀片和绝缘件装入瓷套内，使潮气被封在瓷套内。上述密封不好会使绝缘拉杆等受潮，是后天的原因，但密封好的金属氧化物避雷器，也会因绝缘拉杆等受潮发生爆炸，这就有先天的原因，即总装车间环境不良等造成的。

1.2额定电压和持续运行电压取值偏低

金属氧化物避雷器的额定电压是表明其运行特性的一个重要参数，也是一种耐受工频电压的能力指标。众所周知，金属氧化物避雷器的阀片耐受工频电压的能力是与作用电压的持续时间密切相关的。避雷器的持续运行电压是允许持续加到避雷器端子间的工频电压有效值，是衡量避雷器运行能力的参数之一，该参数的选择对金属氧化物避雷器的运行可靠性有很大的影响。根据有关要求，采用无间隙金属氧化物避雷器作为雷电过电压保护装置时，应符合避雷器的持续运行电压和额定电压应不低于规定数值；避雷器能承受所在系统作用的暂时过电压和操作过电压能量。由于系统工作电压的持续作用，避雷器的电阻片发生老化，将引起避雷器泄漏电流增大，损耗增加，甚至热崩溃。运行经验表明，按照型式试验要求所生产的电阻片其耐老化性能是优异的。由于发生单相接地后，经常会引发间歇性弧光接地过电压、铁磁谐振过电压，故避雷器的额定电压应比工频过电压高出一定值，以保证避雷器运行的可靠性。

1.3结构设计不合理

有些避雷器厂家片面追求体积小、重量轻，造成瓷套的干闪、湿闪电压太低；固定阀片的支架绝缘性能不良，有的甚至用青壳纸卷阀片，复合绝缘的耐压强度难以满足要求；阀片方波通流容量较小，使用在某些场合不配合。

1.4参数选择不当

对于6-66kV的电网，根据运行的需要，变压器的中性点可能有不接地、经高电阻接地或经消弧线圈接地等非直接接地方式。对于6-20kV的电网，其工频过电压取1.1×1.73倍最大运行相电压；对于35、66kV电网，其工频过电压取1.73倍最大运行相电压。如果不考虑系统的接地方式而盲目选择避雷器，当系统一旦发生故障，将会因为额定电压等参数选择不当而造成金属氧化物等避雷器损坏。

1.5电网工作电压波动

配电网的工作电压波动范围很宽，对金属氧化物避雷器，如要求在稳定状态下吸收大量能量，就可能造成热崩溃。采用无间隙金属氧化物避雷器时，必须对系统十分了解，否则，由于稳态电压过高，损坏的不只是一只避雷器，而会同时损坏许多个避雷器。

1.6运行操作不当

运行部门操作不当也是造成金属氧化物避雷器损坏或爆炸的一个原因。操作人员误操作，将中性点接地系统变为局部不接地系统，致使施加到某台金属氧化物避雷器两端的电压大大超过其持续运行电压。某110kV变电站为单电源供电，由于110kV线路进行改造，用35kV联络线带主变运行时，由于三绕组变压器高压侧停止运行或进行主变送电操作时，需将中性点隔离开关投入，当时在没有合中性点隔离开关的状态下，35kV联络线发生故障，造成110kV母线避雷器在运行不到半年就发生了B、C两相同时爆炸的事故。

1.7老化问题

金属氧化物避雷器因老化引起的损坏极少，老化的主要原因是阀片的质量差，是老化特性不好，阀片的均一性差，使电位分布不均匀，运行一段时间后，部分阀片首先劣化，造成避雷器参考电压下降，阻性电流和功率损耗增加，由于电网电压不变，则金属氧化物避雷器内其余正常的阀片因荷电率增高，负担加重，导致老化速度加快，并形成恶性循环，最终导致金属氧化物避雷器发生热崩溃。随着经验的积累，制造质量的提高和运行管理的加强，金属氧化物避雷器的应用已走上了健康发展的轨道，老化问题也得到了很好的控制。

2.要保证避雷器在网上安全可靠运行，应采取以下措施

一是防污措施。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，在避雷器选型上选用防污瓷套型的避雷器。二是谐波治理。加强电网谐波的治理力度，在有谐波源的母线段增设动态无功补偿和滤波装置，以使电网的高次谐波值控制在国家标准允许范围内。三是技术管理。加强对避雷器的技术管理工作，即对运行在网上的每一只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。四是提高产品的质量，高度重视氧化物避雷器的结构设计、密封、总装环境等决定质量的因素。

总结：终上所述，避雷器使用寿命与许多因素有关。除制造质量、密封失效受潮及其它外界因素外，避雷器阀片的老化速度是影响寿命的关键因素。避雷器损坏的原因有雷电和操作过电压，受潮、污闪、系统条件、本身故障等，但仍有一定比例损坏的原因不详，仍有其在运行中对事故原因不明确的问题。又因避雷器的劣化速度的离散性，及雷电、操作过电压、谐波、运行环境等的随机性，都决定着避雷器的安全运行的可靠性。

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