一起35kV電容器組避雷器爆炸事故故障分析

伊國鑫

【摘 要】 本文介紹了一起中性點不接地系統(tǒng)中，因氧化鋅避雷器內部閥片受潮而引起單相接地后，引發(fā)避雷器爆炸事故的現(xiàn)象；并結合故障避雷器的解體，分析出氧化鋅避雷器自身設備的不良受潮是導致這次事故的主要原因。最后，從設備運維的角度提出了一些反事故措施及合理化建議，預防同類事故再次發(fā)生。

【關鍵詞】 氧化鋅避雷器 絕緣受潮 爆炸 中性點不接地系統(tǒng)

氧化鋅避雷器是電力系統(tǒng)中保護其他電力設備安全運行的關鍵設備，它具有良好的非線性伏安特性。在電力系統(tǒng)中得到了廣泛應用。但在實際運行中，由于長期受工頻電壓的作用，加上內部閥片容易老化和受潮，導致避雷器溫度升高最后發(fā)生爆炸。因此，為保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定，防止事故擴大，對避雷器相應故障進行科學的分析與探討。本文結合避雷器解體，分析了一起35kV電容器組避雷器爆炸事故的故障原因，并提出相應建議，防止同類事故再次發(fā)生。

1 事故簡況

2016年5月15日，08時44分16秒，某330kV變電站#1電容器組避雷器A、C相發(fā)生爆炸，#1電容器組進線#3521斷路器保護動作分閘。

2 故障設備檢查

主變低壓側系統(tǒng)為中性點不接地系統(tǒng)。故障后，檢查主變低壓側保護故障錄波圖，發(fā)現(xiàn)，06時38分21秒，故障錄波啟動，低壓側三相電壓畸變，C相電壓降低，A、B相電壓增大，系統(tǒng)中性點電壓偏移。8時44分16秒，A、C相短路，主變低壓側過流保護啟動，經(jīng)過15ms，斷開#3521短路器，主變低壓側保護將故障電容器組切除。

對故障相避雷器拆卸和外觀檢查。發(fā)現(xiàn)在避雷器端蓋處有電弧燒傷痕跡，A相故障避雷器復合外套已被炸飛（圖1），內部環(huán)氧樹脂絕緣套筒上存在大量燒傷及放電痕跡，C相故障避雷器環(huán)氧樹脂絕緣套筒上存在貫穿性放電通道（圖2）。C相故障避雷器經(jīng)解體后，發(fā)現(xiàn)氧化鋅閥片護套表面大面積潮濕（圖3），在端蓋處存在明顯水跡（圖4）。

3 故障原因分析

從上面的檢查可以得出，氧化鋅避雷器本體密封不嚴造成內部受潮，形成潮氣放電通道，環(huán)氧樹脂絕緣套筒沿面放電是引起避雷器爆炸的主要原因。

無間隙金屬氧化鋅避雷器的等值電路可以近似地用非線性電阻R和電容C的并聯(lián)電路來表示，避雷器的泄漏電流IX由阻性電流分量IR和容性電流分量IC組成，其電流、電壓向量圖如圖5所示。

在正常運行情況下，流過避雷器的電流主要是容性電流，阻性電流只占很小的一部分。當閥片老化、避雷器受潮、內部絕緣部件受損以及表面污穢嚴重時，而阻性電流大大增加，導致泄漏電流增大。由于加工工藝控制不嚴的產(chǎn)品會出現(xiàn)密封系統(tǒng)不良等問題，運行中避雷器吸附環(huán)境中的潮氣，從而使阻性電流顯著增大。當受潮嚴重時，阻性電流可能接近或超過容性電流；當受潮程度進一步加劇，將會由于內部結露而導致沿面擊穿，造成避雷器爆炸。

本次事故中，故障避雷器C相首先由于內部受潮而發(fā)生擊穿后，C相導通接地，此時，A、B相電壓升高為線電壓，系統(tǒng)中性點電壓升高為相電壓，其向量圖如圖6所示。

由于中性點不接地系統(tǒng)，在發(fā)生單相接地后，可持續(xù)運行2h。在06時38分21秒故障發(fā)生后，系統(tǒng)繼續(xù)運行，此時C相電壓電壓持續(xù)降低（由于電容作用），A、B相電壓升高至線電壓運行（升高√3倍），在持續(xù)線電壓下，避雷器阻性電流增大，同時由于A相避雷器內部受潮嚴重，泄露電流突增，在9時44分16秒，A相避雷器擊穿，此時A、C相避雷器短路，產(chǎn)生短路電流，主變低壓側過流保護啟動，在15ms后切除#3521斷路器。

4 總結及建議

通過以上分析，可以看出在氧化鋅避雷器生產(chǎn)過程中絕緣筒澆注時工藝不良，造成避雷器密封不嚴，陰雨天氣時，水汽進入使絕緣筒內壁和閥片受潮，導致極間絕緣電阻驟降，最終致使泄漏電流突增導致避雷器爆炸。

為了避免氧化鋅避雷器同類事故的發(fā)生，一方面應加強對設備選型和訂貨的把關；另一方面，在避雷器日常運行過程中應加強運行監(jiān)督，并發(fā)揮帶電檢測技術的運用，主要包括：

（1）定期巡視，并將避雷器計數(shù)器的泄漏電流數(shù)據(jù)進行記錄，每月對數(shù)據(jù)進行分析。對泄漏電流突然增大的應及時匯報。

（2）每年雷雨季節(jié)前，應加強避雷器的帶電檢測工作，當帶電檢測阻性電流與初始值的偏差大于50%時，應縮短檢測周期，并安排相應停電檢測。

（3）定期開展紅外測溫工作。當發(fā)現(xiàn)紅外熱像異常或相間溫差超過規(guī)定時，應采用其他試驗手段進行分析。

（4）氧化鋅避雷器新設備驗收時，應嚴格進行密封性檢查，發(fā)現(xiàn)密封不良時，及時更換。

參考文獻：

[1]張科，原會靜，秦曠等.河南電網(wǎng)幾起氧化鋅避雷器故障分析及對策[J].河南電力，2011（2）：22～24.

[2]呂明，羅毅，楊旭等.110 kV 復合外套金屬氧化物避雷器故障分析[J].華北電力技術，2009（12）：40～43.