35kV垵口變35 kV母線避雷器爆炸分析

劉子卓

摘 要 通過分析避雷器典型爆炸事故，總結(jié)避雷器運維中的不足，并提出相應(yīng)的整改措施。

關(guān)鍵詞 避雷器；爆炸；事故分析；運行

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）02-0152-01

電力避雷器是一種重要的過壓保護器，擔負著限制過電壓的重要任務(wù)。我局采用氧化鋅無間隙避雷器，它的性能穩(wěn)定，并且具有優(yōu)越的保護性能，抗老化能力強，能適應(yīng)遂昌地區(qū)的地理及環(huán)境。

避雷器正常運行時，主要流過容性電流，電阻性電流只占很小的一部分。當遭受過電壓時，由于氧化鋅避雷器的非線性特性，流過避雷器電阻片的電流立刻達到幾千安培，將避雷器導通，將過電壓釋放，繼而有效限制過電壓的侵害，通過過電壓后避雷器又恢復(fù)到高電阻，電力系統(tǒng)恢復(fù)正常。但是，當氧化鋅避雷器承受長期持續(xù)運行過電壓時超出避雷器承受能力，就會加速避雷器老化，繼而發(fā)生阻性電流增加功耗隨之增大，導致避雷器發(fā)生爆炸事故。避雷器內(nèi)部受潮也是造成避雷器事故的一個重要因素。

本文通過分析避雷器典型爆炸事故，總結(jié)避雷器運維中的不足，并提出相應(yīng)的整改措施。

1 事故運行方式

35 kV垵口變采用單母線接線方式，遂垵3054線運行主供垵口變電所，35 kV母線帶#1、#2主變運行，#1、#2主變10 kV側(cè)供10 kV母線，10 kV所用變帶全所運行，35 kV所用變空載運行，其中35 kV及10 kV母線均安裝有氧化鋅避雷器。直流及二次監(jiān)控系統(tǒng)運行正常。遂安3054線接入妙高變，再經(jīng)金妙3001線接入110 kV金溪變。遂安3054線2013年3月6日12：40向電網(wǎng)輸送小水電功率為7.05 MW。

2 避雷器損毀情況

3月6日晴天，13：12，垵口變?nèi)藛T電告變電值員垵口變內(nèi)有異常聲響；變電運維班立即派人趕往垵口變現(xiàn)場檢查，發(fā)現(xiàn)35 kV B相母線避雷器爆炸，A相避雷器底部瓷瓶被炸裂成3塊，其他設(shè)備正常。35 kV母線避雷器型號為Y5WZ-51/134，額定電壓為51 kV，持續(xù)運行電壓為40.8 kV，系統(tǒng)電壓為35 kV，同時配型號為JCQ-C4的在線監(jiān)測器。

本次異常中損壞的避雷器是于2010年3月5日原B相避雷器擊穿后新?lián)Q，2013年1月25日預(yù)防性試驗數(shù)據(jù)合格（帶電測試）、全所接地電阻測試合格。其他兩個正常相避雷器于2008年3月投運。

經(jīng)雷電定位系統(tǒng)查詢，2月25日至3月6日，遂安3054線附近5千米沒有發(fā)生過雷擊，避雷器動作次數(shù)B相明顯多余其他兩相（A相：24 B相：89 C相：10）。

35 kV垵口變后臺監(jiān)控信號為：12：49：54 35 kV垵口變報 35 kV母線單相接地，接地時（Ua=36.46 kV，Ub=2.11 kV，Uc=38.31 kV，3U0=108.10 V）；13：11：50 35 kV垵口變35 kV母線單相接地信號復(fù)歸，復(fù)歸時（Ua=21.69kV，Ub=21.77 kV，Uc=21.32 kV，3U0=1.41 V）。

3 避雷器損毀分析

從避雷器的損壞情況看，避雷器炸毀，由于避雷器多次、連續(xù)通過強電流造成氧化鋅嚴重發(fā)熱，強烈發(fā)熱使外套損壞。而目前在線監(jiān)測手段較少，導致能提供分析的原始數(shù)據(jù)較少，根據(jù)運行經(jīng)驗一般來說氧化鋅避雷器爆炸的原因主要有以下兩點。

1）老化特性不好或閥片的均一性差，運行一段時間后，閥片老化阻性電流及損耗增加，由于電網(wǎng)電壓不變，則避雷器內(nèi)其余正常的閥片因荷電率增高，負擔加重，導致氧化鋅閥片老化，我局所采用的避雷器的氧化鋅閥片設(shè)計壽命為10-20年左右，通過查詢垵口變的母線電壓年度數(shù)據(jù)，35 kV母線線電壓在40.8 kV以上的情況經(jīng)常發(fā)生，如果此時發(fā)生單相接地情況，超過避雷器持續(xù)運行電壓，必然會導致避雷器閥片的老化。

2）可能由于互感器發(fā)生鐵芯諧振而產(chǎn)生較大的過電壓，當發(fā)生非線性諧振時，過電壓幅值高達2-3倍相電壓，而且作用時間長且在發(fā)生基頻諧振的同時，還可能激發(fā)高頻和分頻諧振，兩者疊加，將會產(chǎn)生更大的危害，而目前綜合自動化系統(tǒng)的信號內(nèi)容并不足以支持諧振現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，因此可認為發(fā)生互感器鐵芯諧振：這點唯一的佐證就是2月25日-3月6日在沒有雷擊情況下避雷器動作計數(shù)器動作了15次，而從12年10月開始到13年2月25日均無變化。

4 事故分析結(jié)果與討論

基于以上分析，我們可以得出結(jié)論，此次避雷器爆炸最主要原因是在避雷器持續(xù)運行電壓經(jīng)常超過其額定持續(xù)運行電壓的情況下，互感器發(fā)生鐵磁諧振，致使電壓幅值高達2-3倍的額定電壓（70 kV-135 kV），同時，工頻電源能自動補充過電壓能量，使鐵磁諧振過電壓進入避雷器保護動作區(qū)，造成避雷器長時間反復(fù)動作直至熱崩潰，以至于避雷器損壞爆炸。

針對此次避雷器爆炸事故，提出以下整改措施。

1）針對35 kV母線電壓過高問題，首先應(yīng)做好系統(tǒng)的優(yōu)化，盡量降低母線電壓，另一方面，應(yīng)研究有無持續(xù)運行電壓大于42 kV的避雷器，減少避雷器的老化。

2）針對可能發(fā)生的鐵芯諧振過電壓，首先應(yīng)對垵口變35 kV母線壓變消諧器的參數(shù)進行檢查，其是否合理，是否已損壞失去作用，同時，可以考慮安裝帶間隙的氧化鋅避雷器，避免諧振過電壓對避雷器的危害，具體型號參數(shù)應(yīng)再繼續(xù)進行核實。

3）加強運行監(jiān)測，及時監(jiān)測出避雷器的缺陷。對避雷器及各種設(shè)備的運行狀況進行實時網(wǎng)絡(luò)化、遠程化的在線監(jiān)測系統(tǒng)，在采集了大量的數(shù)據(jù)為工作人員對發(fā)生的故障及每個設(shè)備的運行狀況進行綜合分析提供必要的和可靠的依據(jù)。保證了快速正確地判斷事故或設(shè)備的運行狀況并進行及時有效的恢復(fù)處理，確保避雷器安全可靠運行。

4）雖然本次避雷器的故障并不一定是受潮引起，但也不能完全排除這種可能性。特別是B相的避雷器運行狀況實際上是在不斷下降的。檢修人員應(yīng)加強對歷年數(shù)據(jù)的跟蹤、分析，發(fā)現(xiàn)懷疑有缺陷設(shè)備并提出整改建議將狀態(tài)檢修的工作理念應(yīng)用到實際工作中去。

5）針對本次B相避雷器炸毀導致A相避雷器瓷瓶損壞的事件，提出變電所瓷瓶應(yīng)逐步更換為復(fù)合絕緣外套氧化鋅避雷器，減少避雷器爆炸對其它設(shè)備的危害。

6）針對近幾年變電所雷擊損壞設(shè)備情況較為頻繁，建議對線路與變電所的防雷配合進行重新校驗，特別是垵口、源口、金竹等幾個變電所是否存在避雷線過短、避雷線所在桿塔接地電阻超標嚴重等現(xiàn)象，建議進行徹底排查。

7）裝設(shè)脫離器，為防止避雷器爆炸時引起事故擴大，可考慮在每只避雷器的下部安裝脫離器，使避雷器遭受異常電壓作用時，能及時脫離運行電網(wǎng)。

參考文獻

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