淺談避雷器的選擇及常見故障防范

摘 要：隨著雷雨季節的到來，10 kV供電線路的安全平穩運行受到影響，特別是工程建設中，一旦10 kV供電線路受雷電影響斷電，將嚴重影響工程建設進度，提高建設成本。因此，10 kV供電線路上安裝防雷、避雷措施就會十分的有必要。避雷器作為10 kV供電線路的一種防雷措施就顯得尤為的重要。該文主要論述了10 kV供電系統中氧化鋅避雷器的選擇原則以及常見的一些故障防范。

關鍵詞：避雷器 供電線路 防范措施 故障

中圖分類號：TU976 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）04（c）-0058-02

1 避雷器的防雷原理

避雷器通常是與被保護的設備并聯，一般接在導線與大地之間，它的主要作用是通過并聯放電間隙或者非線性電阻，對入侵的流動電波進行削減，降低被保護的設備所受到的電壓值。避雷器使電流流入大地，使電氣等設備不產生過高的電壓，既可以用來保護被保護設備，又可以保護避雷器本身。當被保護設備在正常的工作環境中工作時，避雷器不會工作，即可以視為對地是斷路的。一旦出現過高的電壓，也就是對被保護設備產生威脅時，避雷器立即工作，將過高電壓導入大地，從而限制了電壓幅值，保護了電氣設備。當過高電壓消失后，避雷器便迅速地恢復原狀，使得被保護設備正常的工作。

2 氧化鋅避雷器的選擇原則

（1）按額定電壓選擇。加在避雷器兩個端子之間的電壓超過一定值時，會使避雷器的特性發生變化，不能正常地工作，這個電壓稱為避雷器的額定電壓。所以，應該大于或等于所在保護回路的標稱額定電壓EMBED Equation.3。

（2）按持續運行電壓選擇。允許長時間加在避雷器的兩個端子之間且不會引起避雷器特性發生改變的電壓為持續運行電壓。與額定電壓不同，持續運行電壓一般小于額定電壓值。要求持續運行電壓要大于系統最高相電壓有效值EMBED Equation.3。

（3）按雷電沖擊殘壓選擇。有電流流過避雷器時，會在避雷器的兩個端子之間形成一個電壓，這個電壓就是殘壓。由于避雷器是與被保護設備并聯連的，所以，殘壓也是加載在被保護設備上的電壓。為了使殘壓不會對避雷器造成破壞，在選擇避雷器型號時必須要考慮殘壓的影響。當避雷器在流過標稱放電電流時端子兩端的電壓為雷電沖擊殘壓。避雷器和被保護設備要滿足良好的絕緣配合，要求為能夠破壞設備絕緣的最大雷電沖擊電壓，其大小可以查表得到。其中，EMBED Equation.3為絕緣配合系數，根據GB311.1-1997國家標準取EMBED Equation.。

（4）按標稱放電電流選擇。0 kV配電設備過電壓保護選用的氧化鋅避雷器標稱放電電流一般選擇5 kA；35 kV一般選用5 kA、10 kA；110 kV的一般選用5 kA、10 kA；35 kV變壓器中性點過電壓保護選用的氧化鋅避雷器標稱放電電流選擇1.5 kA、5 kA；110 kV的選擇1 kA、1.5 kA。

（5）校核陡波沖擊電流下的殘壓。雷器應滿足截斷雷電沖擊耐受峰值電壓的配合。

（6）按操作沖擊殘壓選擇。IL為變壓器線端操作波試驗電壓；EMBED Equation.3為各類電氣設備短時（1min）工頻試驗電壓；1.35為內絕緣沖擊系數；EMBED Equation.為操作沖擊絕緣配合因數，根據GB311.1-1997國家標準規定取1.15。

3 避雷器常見的一些故障及分析

（1）避雷器內部閥片老化。避雷器內部閥片老化一般產生于運行過程中。由于避雷器閥片的均一性差，其老化程度不盡相同，就會使得閥片電位分布不均勻。運行一段時間后，部分閥片首先劣化，造成避雷器泄漏電流和功率損耗增加。由于電網電壓不變，避雷器內其余正常閥片負擔加重，導致其老化速度加快。這樣就形成了一個惡性循環，最終導致該避雷器發生內部擊穿、發生單相接地或者避雷器本體爆炸事故，造成氧化鋅避雷器閥片老化加速的另外一個原因是避雷器持續運行電壓偏低。這將導致設備在工作過程中，尤其是系統產生單相接地情況時，將會顯著加重避雷器負荷，導致閥片快速老化。

（2）避雷器內部受潮：部分避雷器故障的產生都與設備內部受潮有關，設備受潮的原因又分為下幾個方面：設備在安裝過程中會由于安裝環境濕度大而受潮；在設備內部元件烘干時，使部分潮氣滯留在避雷器內部；在裝配密封圈時錯放或放偏，或者雜物在密封圈與瓷套密封封面之間都會促使避雷器內部受潮。

（3）雷電沖擊電流導致的故障：按照國家規定的避雷器標準，設備應該能夠承受2次65 kA的電流沖擊。因為設備中的電流有2種流經方式：一種為雷電直擊，一種為沿線路來波，因為這個原因，避雷器中不可能會有大于65 kA的雷電流。對于大于10 kV線路耐雷水平的65 kA（或40 kA）的雷電流來說，這是完全有可能的；當是雷直擊桿塔的情況下，雷電流可能超過65 kA（或40 kA），另外還要值得一提的問題，此值大大高于10 kV桿塔反擊耐雷水平，因此，線路多相閃絡現象就會出現，這樣就會引起相間短路速斷跳閘。單論線路單相接地這一故障而言，不會出現速斷跳閘情況，因此，雷電直擊的電流必須小于65 kA。

對于雷電流是沖擊電流波來說，通過對不同電流下的故障表象及閥片仔細分析可以得出，避雷器遭受到雷電過電壓作用而使閥片中流過雷電流是閥片受損最核心的原因，另外，閥片中的電流密度也是比較大的。沖擊電流不是均勻的分布在閥片，就會使得局部閥片的雷電沖擊電流密度大大超過其允許極限值。如果避雷器中的電流過大，很可能會導致閥片破碎甚至爆炸。閥片破碎的主要原因有：通常情況下，系統電壓會由4片閥片一起承擔，當2片閥片破裂之后，剩下的2片閥片將會承擔全部的電壓，這樣會使其破壞程度加劇，致使工頻電壓下閥片受損嚴重。當能量較大的工頻電源下，就會出現閥片破碎或者爆炸。

4 避雷器產生故障的防范措施

結合上文中10 kV配電避雷器產生故障的原因，根據筆者在實踐的工作過程中，對于避雷器可能出現的故障所采取的防范措施歸納如下。

（1）首先要從源頭質量把控，要求其生產廠家提高生產技術，保障產品質量，同時還要在設備選型時選擇那些具備足夠的額定電壓以及持續運行電壓的避雷器，盡可能的延緩閥片老化速度。其次要對避雷器運行環境進行考察，在污穢等級高、濕熱環境、雷電高發區選型時選用相應類型的避雷器。最后，在對避雷器進行日常巡檢時，不能只簡單的檢查設備外觀是否完好，還要分析避雷器的泄露電流值與原始值的對比程度，一旦偏大就應該及時上報，并給出解決方案。

（2）改善閥片的能量耐受力，使其耐受力保持在65 kA以上。

（3）以“基礎熱像”為原理開發出的紅外診斷法，基于以往結構與熱傳導上，能夠有效對故障狀態下的熱場、溫度升高、避雷器故障等問題進行有效分析，它還能參照其他測量數據，準確判斷出避雷器內部的故障，這樣將大大減少維護人員工作量，維護人員可以根據提示輕松判斷故障，更換設備。

（4）避雷器的制造水平與工藝必須得到改良，一些關鍵性的技術指標一定要達到相關標準，比如：密封所使用的材料、結構以及各項性能等。電阻片是該設備中最重要的元件，因此，其抗潮能力一定要重視。另外，應該采取更加合理的檢測手段，解決密封不嚴的問題，保障產品質量，使避雷器的運行效果達到最佳。

5 結語

氧化鋅避雷器在10 kV電力系統中的運用范圍很廣，正確的選用避雷器可以有效的實現電路防雷，因此，在避雷器的選取上一定要遵循對應的選取準則，而氧化鋅避雷器在運行中故障形式主要是內部閥片老化，這是由于一些避雷器在工作了一定時間后，因為質量不過關或者沒有良好密封，致使設備內部受潮，閥片絕緣釉受到損傷或閥片與外絕緣間的接觸不良。為了加強避雷器的實際使用效果，在對該設備的后期維護過程中，保障閥片質量，同時在其工作時做好調試工作。

參考文獻

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