組合式過電壓保護器故障原因分析及預防措施

田 沖

（潞安礦業集團（公司），山西 長治046204）

0 引言

隨著電力系統的不斷發展，電力企業對斷路器使用功能方面的要求越來越嚴格。斷路器具備種類廣、型號多的特點，其中應用最為廣泛的是真空斷路器，真空斷路器具備操作簡單、生產快速、制備成本低、使用周期長、檢修方便等諸多優點。但由于真空斷路器工作速度過快，在對變電設備或電動機進行電壓通斷時，容易出現截止過電壓、二次通電過電壓以及通斷過電壓，過電壓的產生會損害電力系統設備的性能。所以，為了保障真空斷路器工作過程中設備設施的安全運行，必須在真空斷路器中安裝過電壓保護設備。

1 組合式過電壓保護器概述

在電力系統中，通常把多個性能相同的過電壓保護器利用串聯形式連接到斷路器中。串聯過程中，過電壓保護器在相間和相地之間都連接有氧化鋅閥片或帶有間隙。電力部門將通過串聯間隙或無間隙連接成的過電壓保護器稱為組合式過電壓保護裝置，這種保護設備對儀器間過電壓有良好的保護功效，特別適用于絕緣效果很低的通電自轉電動機等設備。組合式過電壓保護器由于采用新型絕緣材料且整體結構緊密，特別適合和中壓通斷箱一起使用，因此在電力系統中得到普遍認可。

2 組合式過電壓保護器故障原因分析

組合式過電壓保護器因長時間在高強電壓下工作并多次遭受種類不同的過電壓打擊，且長時間工作過程中內部機構必然受腐蝕、損害等因素影響而使保護器性能逐漸降低，這就不可避免地導致了組合式過電壓保護器故障的發生。生產組合式過電壓保護器的企業單位眾多，近年來，由于設備質量和檢修保護等原因，每年都有因為組合式過電壓保護器故障造成電力系統停止工作的現象發生。所以，為了保障組合式過電壓保護器良好運行，確保電力系統安全穩定工作，電力檢修部門對其進行故障檢修也變得異常重要。相關技術人員通過分析組合式過電壓保護器故障，總結出以下幾個故障原因：

2．1 組合式過電壓保護器內部因素

主要是組合式過電壓保護器初始設計不符合規格導致制造方面存在問題，例如，其內部絕緣器件絕緣性能不足，整體結構的抗應力性能和散熱性能達不到國家標準要求，連接所用氧化鋅薄片材料質量不合格或允許通過電流量較小，當工作過程中頻繁有大電流長時間通過時，會引起局部溫度過高，從而燒毀元器件。

2．1．1 氧化鋅薄片質量問題

氧化鋅薄片是組合式過電壓保護器的主要部件，其使用性能和運行壽命直接關系到組合式過電壓保護器的整體質量。目前，我國生產氧化鋅薄片的企業眾多，在薄片制備過程中，生產企業往往只看重產品生產速度，而不在乎氧化鋅薄片的質量，從而造成部分產品不合格，生產企業檢驗手段再不先進，便會造成氧化鋅薄片個體使用性能存在很大的區別，這些區別直接體現在薄片允許通過電流量較小，老化速度較快，隨著運行周期的增加，通過電流逐漸增大，造成氧化鋅薄片局部溫度驟升，由于溫度過高且不在氧化鋅薄片承受的范圍內，導致其因受熱發生劈裂損害現象。

2．1．2 組合式過電壓保護器結構組裝問題

組合式過電壓保護器結構組裝不好，主要是組裝人員采用的組裝技術不全面，或組合式過電壓保護器內部結構組成材料抗老化性能不強，工作周期過長后內部材料老化等導致。在電流通過造成局部溫度過高、工作環境潮濕和工作周期時間過長三重因素影響下，由于組裝問題而使濕氣滲入，造成電流短路，內部機構絕緣能力下降，就會造成氧化鋅薄片損害甚至發生整體爆裂。

2．2 檢修實驗導致的問題

在檢修實驗中，部分組合式過電壓保護器在工頻放電和抗壓強實驗后絕緣性能逐漸降低，其主要原因是薄片潮濕、導電爬距過高或材料質量問題、薄片表面有污垢等。

2．3 運行中保護措施不力

過電壓保護器安裝過程中避免不了設備的碰撞，碰撞容易造成連接導線松動，會使短路電流迅速增大，導致局部溫度過高；導線固定不好還會引起組合式過電壓保護器整體失去過電壓保護功能。

3 預防措施

3．1 初始設計模型選擇

在初始設計時，應首先考慮選擇性能穩定、投用時間長的老產品模型，然后選擇有先進的加工生產工藝和完善的檢測方法的生產企業，這樣才能確保所生產出來的組合式過電壓保護器具有良好的抗老化性能、耐腐蝕性能。在設計組合式過電壓保護器時，要了解所選擇模型的內部結構、氧化鋅薄片和間隙的質量、保護器整體的防電流性能和實用性能，其中特別要注意氧化鋅薄片的選擇。根據所選模型生產出來的組合式過電壓保護器性能一定要符合國家標準規定。

3．2 實時監控

首先將組合式過電壓保護器通過光纜連接到電力系統網絡中，并由專業人員通過監測儀進行實時監控，需注意陰雨天和易發生狀況的機構應加大檢測力度。電力企業應該嚴格遵守國家標準規定：“對組合式過電壓保護器工作狀態要求隨機選擇時間進行使用功能的測試實驗。”

現階段，實時監測技術手段頗多， 而紅外熱成像技術是應用最廣泛的，也是認可率最高的。例如，在對有間隙直流電過電壓保護器進行監測時，紅外熱成像技術最為適用。通過總結可知：為了更好地應用紅外熱成像診斷技術，宜在檢測儀器上安裝小型觀察室，方便監測。

3．3 頻率波動的處理

由于頻率波動對組合式過電壓保護器的工作周期影響很大，所以要加強對頻率波動的處理力度，對頻率發出源進行正確處理，在有頻率波動的初始線路上增加緩頻設備，以使電力系統的頻率波動值在國家電力部門標準規定范圍內。

3．4 數據統計

相關部門要對組合式過電壓保護器工作狀態進行數據統計，即對工作中的組合式過電壓保護器建立完整的數據庫，分別記錄組合式過電壓保護器出廠情況、檢測性實驗數據及實時監測工作數據，數據記錄一直到此組合式過電壓保護器不進行工作為止。由于組合式過電壓保護器出現事故時造成的損失極高，根據電力系統長期工作經驗，筆者認為，每一個組合式過電壓保護器工作周期如果超過8年，就必須進行替換。

3．5 采用具備脫離性能的過電壓保護器

對于有間隙的雙聯過電壓保護器不能進行檢測實驗的問題，技術人員提倡應用具備脫離性能的組合式過電壓保護器，這也是現階段應用最廣泛的新型過電壓保護器，但其使用性能的好壞還得根據其工作周期進行總結。

4 結語

根據筆者多年的工作經驗，組合式過電壓保護器失去功效的因素有接地時暫態過電壓，水滲、雜質污染和材料劣質等，但是仍然有一部分過電壓保護器設備受損原因不確定，而損害速度的離散性以及雷電、運行過電壓、頻率波動和工作條件等的不確定性都決定著組合式過電壓保護器的使用性能，所以，我們要通過不斷的研究、討論、實驗和總結，制定并實施有效的預防措施，從而確保電力系統安全穩定運行。

［1］張一軍，汪衛國．組合式過電壓保護器與常見過電壓保護器原理的比較分析［J］．浙江電力，2005（3）

［2］付羅柯，張學林，程斌．組合式過電壓保護器實際運用［J］．科技資訊，2010（22）

［3］卿明軍．新型組合式過電壓保護器在我廠的應用［J］．山西電力，2004（12）