500 kV金屬氧化物避雷器的故障分析與建議

白冰

摘 要：金屬氧化物避雷器（MOA）是用于保護輸變電設備的絕緣免受過電壓危害的重要保護電器，它具有響應快、伏安特性平坦、性能穩定、通流容量大、殘壓低、壽命長、結構簡單等優點，廣泛使用于發電、輸電、變電、配電等系統中。定期對MOA進行絕緣電阻測量和泄露電流測試，一旦發現MOA絕緣電阻明顯降低或被擊穿，應立即更換以保證配變安全健康運行。對于金屬氧化物避雷器的安全使用，應該不斷對其安全性能進行改進，以適應各系統的安全正常運行。

關鍵詞：金屬氧化物 避雷器 故障

中圖分類號：TM206 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）06（c）-0056-02

金屬氧化物避雷器又稱金屬氧化鋅避雷器，它是20世紀70年代初期出現的新型避雷器，迄今為止，在我國電網中已廣泛應用，其系統原理如圖1所示。它與普通閥型避雷器的主要區別在于閥片材料不同，普通閥型避雷器的閥片材料是碳化硅（金剛砂），而金屬氧化物避雷器的閥片材料是由半導體氧化鋅和其他金屬氧化物（如氧化鉆、氧化錳等）在高溫（1 000 ℃以上）下燒結而成。氧化鋅閥片又稱壓敏電阻，具有比碳化硅更優良和更理想的非線性電阻特性。在系統運行電壓下，它的電阻很大，通過的電流很小，僅為1 mA左右，這樣小的電流不會燒壞閥片，因此，可以不用串聯間隙來隔離工頻運行電壓；當電壓升高時，它的電阻變得很小，可以通過大電流，殘壓也很低，使設備得到保護，而過電壓消失之后，它又恢復原狀，只有壓敏電阻片的新型避雷器，壓敏電阻片是由氧化鋅等金屬氧化物燒結而成的多晶半導體陶瓷元件，具有理想的閥特性，同時具有非線性系數小、保護特性好、能量吸收能力強、通流能力大、結構簡單和穩定性好等優點。

1 直流高壓試驗故障案例

某變電站對金屬氧化物避雷器進行直流高壓試驗時，試驗結果出現異常，該金屬氧化物避雷器兩端電壓為500 kV，為了保障試驗的準確性，在對金屬氧化物避雷器設置屏蔽線之后相關人員又進行了二次試驗。根據試驗結果顯示，C相避雷器U1mA值要大于規定數值145 V，但是U1mA值誤差小于5%，滿足相關要求。0.75U1mA泄露電流差值雖然大于30%，但是泄露電流的絕對值小于50 μA，金屬氧化物避雷器的直流參考電壓和泄露電流都沒有超過警戒范圍，按理說沒有故障問題。然而，實際情況是C相避雷器的數值變化較為明顯，因而可以斷定，雖然直流參考電壓和泄露電流在正常范圍之內，但是金屬氧化物避雷器仍然存在著故障。在對金屬氧化物避雷器排除故障時，對避雷器內部構造進行檢查，發現避雷器內部出現了擊穿和開裂，但是沒有受潮和老化。

2 驗證故障試驗

為了驗證金屬氧化物避雷器發生擊穿和開裂現象對高壓試驗結果造成的影響，將避雷器進行分組，一組為發生開裂的閥片，一組為正常沒有開裂的閥片，兩組閥片數量都為15片，該兩組閥片分別被編號為A組和B組。為了進一步的試驗，取3片被擊穿閥片作為C組，3片發生開裂閥片為D組，最后取3片較為正常的閥片作為E組，對5組閥片再一次進行直流高壓試驗。通過比較5組試驗的結果，被擊穿的閥片直流參考電壓和泄露電流的變化均比較明顯。由于該金屬氧化物避雷器由33片閥片構成，由于存在一定數量的正常閥片，使直流參考電壓和泄露電流的變化看起來不至于太過明顯，仍然滿足安全警戒范圍，但是該金屬氧化物避雷器實際上已經發生了嚴重的故障。因此，單單根據U1mA和0.75U1mA就判定金屬氧化物避雷器沒有發生故障是非常不正確的。

3 分析結論

在該次試驗中，雖然從表面看，U1mA和0.75U1mA均滿足《輸變電設備狀態檢修試驗規程》的安全規范，但是金屬氧化物避雷器內部已經出現了擊穿和開裂現象，已經遭到破壞。因此，該規范的合理與否值得商榷。一方面，相關的專業人士應該出臺更符合實際的相關規范；另一方面，在進行金屬氧化物直流高壓試驗時，應該具體問題具體分析，規程只是起到一定參考作用，但是不能起到決定性作用，這樣才能有效避免出現誤判，從而做出錯誤的決定，影響電網的安全穩定運行。

在進行避雷器的現場試驗時，影響原因并不唯一。應該根據不同的干擾源采取相應的措施，將各種原因的影響降至最低，得到較為精確的實驗數據，準確判斷避雷器是否合格，為電網的安全可靠運行提供保障，所以，電力設備高壓試驗是一項技術性非常高的工程，并且極其復雜，并與管理模式、評估技術以及診斷技術等非常多因素都有著一定的關系。與此同時，因為高壓試驗具有非常特殊的工作環境，為了能夠適應這種環境，要求參試人員應該對高壓實驗的環境首先進行熟悉，最終將實驗的技術水平進行有效提高，并且對一些影響因素也進行充分分析，最終能夠有效地保證實驗可以順利進行。相信只要相關的電力技術人員能夠共同合作與努力，就一定會將高壓實驗的諸多研究進行明顯提高，最終為社會為人們帶來更多的經濟效益。

4 改進措施

金屬氧化物避雷器（MOA）在正常工作時與配變并聯，上端接線路，下端接地。當線路出現過電壓時，此時的配變將承受過電壓通過避雷器、引線和接地裝置時產生的三部分壓降，稱作殘壓。在這三部分過電壓中，避雷器上的殘壓與其自身性能有關，其殘壓值是一定的。接地裝置上的殘壓可以通過使接地引下線接至配變外殼，然后再和接地裝置相連的方式加以消除，對如何減小引線上的殘壓就成為保護配變的關鍵所在。引線的阻抗與通過的電流頻率有關，頻率越高，導線的電感越強，阻抗越大。從U=IR可知，要減小引線上的殘壓，就得縮小引線阻抗，而減小引線阻抗的可行方法是縮短MOA距配變的距離，以減小引線阻抗，降低引線壓降，所以避雷器應安裝在距離配電變壓器近點更合適，安裝圖見圖1。

5 結語

該文主要對金屬氧化物避雷器直流高壓試驗進行分析，該試驗可以對金屬氧化物避雷器的性能進行診斷，找到其性能方面存在的不足。然而，在進行試驗時，要根據具體實際情況和規范相結合，這樣才能有效避免出現誤判的現象，從而保障金屬氧化物避雷器的良好性能，使電網能夠安全穩定運行。通過不斷實驗，才能將金屬氧化物避雷器更加安全有效地應用于生活中，才能為各電力系統的安全性做出最可靠的保證，促進國家和社會電力事業的進步與發展。

參考文獻

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