TBP過電壓保護器爆炸原因分析及措施

摘 要：TBP三相組合式過電壓保護器主要用于發電、供電和用電企業的電力電網中，由于內部絕緣受潮、放電間隙位移和本身結構缺陷，在運行中時有爆炸事故發生，分析了爆炸原因，提出了切實可行的措施。

關鍵詞：TBP；三相組合式過電壓保護器；爆炸；分析；措施

1 概述

TBP三相組合式過電壓保護器（以下簡稱TBP）就是帶串聯間隙的金屬氧化物組合式過電壓保護器，其結構見圖1所示。由于加入了串聯間隙CG，一方面串聯間隙可以隔離工頻電壓，即在正常運行的工作電壓之下，MOV閥片是不承受工頻電壓的；另一方面TBP動作后串聯間隙不切斷工頻續流，這是由MOV閥片的性能決定的。因此，TBP主要用于發電、供電和用電企業的電力電網中，用來保護變壓器、開關、母線、電動機等電氣設備，可限制大氣過電壓及各種開關引起的操作過電壓，對相間和相對地的過電壓均能起到可靠的限制作用。

2 事故原因分析

2016年5月和10月某企業接連出現因TBP爆炸引起的事故。2016年10月10kV高壓室值班人員在接到電調通知啟動設備，在啟動除塵風機過程中發生過電壓保護器爆裂，高壓柜后視窗玻璃炸碎，后柜門變形。由于保護及時動作，事故并未擴大。事后值班人員迅速將故障高壓柜進行隔離，恢復送電。

技術人員打開高壓柜電纜室門，發現過電壓保護器B相引線完全燒斷，A、C相引線絕緣外皮燒毀，A、B相的氧化鋅閥片與密封間隙的筒狀物完全爆裂。間隙頂部小孔完全燒毀，有明顯的放電痕跡。

從這起事故來看，這是一起典型的操作過電壓引起的爆炸。經技術人員對現場TBP的殘片分析和對其他TBP的檢測試驗，爆炸的原因分析如下：

2.1 內部絕緣受潮

經過檢查發現，TBP內部間隙受潮、變形，過電壓保護器由于間隙受潮存在放電現象，導致氧化鋅閥片老化。當真空斷路器合閘發生操作過電壓時，過電壓保護器爆炸。對該10kV配電室其他TBP做檢測試驗，發現有一組A、B、C相對地絕緣電阻分別為400MΩ，在做交流耐壓試驗時，在電壓加到15kV時就被擊穿，解剖后發現閥片受潮。

TBP密封不良或漏氣，使潮氣或水分侵入。密封不良的主要原因為TBP的密封膠圈永久性壓縮變形的指標達不到設計要求，裝入組合式過電壓保護器后，易造成密封失效，使潮氣或水分侵入。產品元件受潮或裝配車間不合格，也可能造成TBP受潮。

2.2 放電間隙位移

瓷套與間隙和閥片的幾何尺寸配合不當，TBP內部組裝的結構不緊固，壓緊彈簧松動，在運輸、搬動和安裝過程中造成間隙錯位，或在運行及其動作后受電磁力影響造成串聯放電間隙的中心位移和間隙變小，從而使工頻放電電壓發生變化和滅弧能力降低，當TBP在接近滅弧電壓下運行，將產生的強烈的電暈，使電極腐蝕，這又引起工頻放電電壓降低，正是由于TBP的結構緊湊性，這種位移而形成的間隙變小肯定會影響其內部放電電壓值，使其遭受雷擊或系統發生諧振過電壓時不能息弧而爆炸。

2.3 結構存在缺陷

TBP由于采用的是“四星型”接法，即由四個氧化鋅閥片單元（保護單元）組成，閥片單元兩兩組合形成相-相，相-地保護。這種接法大幅度降低了保護器的制造成本，但這種“四星形”間隙組合式原理給保護器人為制造出一個中性點，使得相間閥片單元長期運行荷電率過高，而地相閥片單元在系統出現單相接地故障中性點偏移時更易發生熱崩潰。同時也由于這種“四星形”接法是兩個單元分擔運行電壓，當一只單元損壞時會導致其他單元迅速損壞，這種連鎖反應最終會導致相間短路使得事故擴大。

3 整改措施

3.1 更換新型產品

結合單位實際情況，該企業這所10kV配電室的30臺TBP更換為安徽一天生產的ETA六柱式過電壓保護器。該產品裝置為六柱結構，相間和相地為獨立的氧化鋅閥片單元組件，所有氧化鋅閥片單元獨立運行，不會引起四柱式或三柱式結構中的連鎖效應。且六柱式結構無中性點存在，不存在地相單元容易發生熱崩潰的隱患。還有就是采用了無間隙結構，沒有了間隙的固有缺陷，不存在間隙放電電壓受內外環境影響的問題。

3.2 定期檢測

加強檢測和診斷手段，必須嚴格按照DL/T 596-2005《電力設備預防性試驗規程》中規定的實驗項目和周期對所有的過電壓保護器進行絕緣測試和實驗，是及時檢出組合式過電壓保護器安全、可靠運行的重要措施之一。

3.3 設備干燥

在高壓室內安裝通風設備，并在室內放置干燥劑，電纜進出口應可靠封堵，保持高壓室干燥，這樣就提高了過電壓保護器的安全性能。

結束語

組合式過電壓保護器是一種新型的過電壓保護器，主要用于保護變壓器、真空開關、母線、電動機等電氣設備的絕緣免受過電壓的損害。在實際運行中應注意其特點，正確的選用過電壓保護器的參數，并在日常加強監測，保證過電壓保護器安全運行。

作者簡介：嚴韓偉，工程師，1996年畢業于西安電子科技大學應用電子專業，現在陜西龍門鋼鐵有限責任公司工作，從事電氣管理。