避雷器在電力系統應用中的問題及應對措施

唐忠達

（南京南瑞集團公司,南京 211000）

避雷器在電力系統應用中的問題及應對措施

唐忠達

（南京南瑞集團公司,南京 211000）

避雷器主要用于各種建筑及電力設備中，用以保護設備不受雷電侵害。避雷器的存在使得電力系統在遇到雷擊時保持一個相對絕緣的狀態，但同時其在電力系統的應用中還存在著不少問題。本文首先分析了避雷器的自身防護問題及對電力系統的具體影響，接著探討了避雷器運行中的問題，最后給出了應對措施以供參考。

避雷器；問題；應對措施

0 引言

避雷器已經廣泛的用于電力系統之中，其能夠有效的降低電力系統的雷擊風險，提高電力系統在惡劣天氣下的運行穩定性。當前避雷器的種類繁多且功能劃分越來越細，因此在選擇上更具有針對性，同時避雷器本身的維護也逐漸的形成了配套的標準和規范，極大的降低了避雷器的使用與維護成本。在實際的應用過程中，還需要考慮不同類型避雷器與電力系統的實際匹配效果及所處的環境特點，運行維護也需要相應的技術措施以確保避雷器的保護效果。

1 避雷器自身防護問題及其對電力系統運行的影響

1.1 避雷器本身過電壓的防護方法

避雷器對電力系統的保護是存在區間值的，如果超過一定的電壓上限，避雷器僅能起到分流和限壓的作用，而在一定范圍內的雷擊，避雷器能夠利用自身的性能承載電壓。暫態過電壓其頻率或為工頻或為工頻的整數倍或分數倍，但與工頻電源頻率總有合拍的時候，如因某些原因而激發暫態過電壓，工頻電源能自動補充過電壓能量，即使避雷器泄流過電壓幅值不衰減或只弱衰減，暫態過電壓如果進入避雷器保護動作區，勢必長時反復動作直至熱崩潰，造成避雷器損壞爆炸。暫態過電壓對避雷器本身會產生不可修復的破壞，同時也會直接影響到電力系統的穩定。碳化硅避雷器暫態過電壓承受能力強，但由于運行中動作特性差，仍可能遭受暫態過電壓危害。無間隙氧化鋅避雷器因其具有拐點電壓的緣故，故存在暫態過電壓承受能力差的缺點。對暫態過電壓危害有效防護辦法是加裝結構性能穩定的串聯間隙，其可將全部暫態過電壓限定在保護死區內，使避雷器免受危害。

1.2 避雷器對電力系統的相關影響

保護間隙和管型避雷器在間隙擊穿后，保護回路再也沒有限流元件，保護作用會產生接地故障或相間短路故障，影響電力系統的正常、安全運行。氧化鋅避雷器在保障電力系統不受到雷擊的影響同時，限流元件的存在避免了保護作用產生接地故障或相間短路故障，也不會誘發電力系統的斷電保護，進一步提升了電力系統在惡劣環境下的運行穩定性。

1.3 避雷器連續雷電沖擊保護能力

連續沖擊保護能力指兩次或兩次以上的雷電入侵，并且之間的時間差極其之短，數百μs至數千μs。碳化硅避雷器保護動作既泄放雷電流也泄放工頻續流，切斷續流時耗最大達10000μs，一次保護循環時間遠大于10000μs才能恢復到再次動作能力，因此碳化硅避雷器沒有連續雷電沖擊保護能力。氧化鋅避雷器保護動作只泄放雷電流，雷電流泄放（小于100μs）完畢，立即恢復到可進行再次動作能力，因此其具有連續雷電沖擊保護能力。

1.4 工頻能源的浪費

防雷器件泄放雷電流的同時，避雷器中有些器件會泄放工頻電流，這會造成能源的浪費。保護間隙或管型避雷器保護動作可能伴隨短路電流（幾kA至幾十kA）對地放電，碳化硅避雷器保護動作時會發生工頻續流對地放電，這些均會造成能源浪費，而氧化鋅避雷器保護動作時不會伴隨有短路電流或工頻續流，可避免保護作用帶來的工頻能

源浪費。

2 避雷器運行中的問題

2.1 避雷器的密封問題

密封問題直接關系到避雷器的使用效果及壽命，實際上當前的密封效果主要受到密封技術和密封材料兩方面的影響，在惡劣環境下持續工作的避雷器如果密封質量不過關，將很快受到環境中的潮濕、粉塵等的影響，避雷器內部的封閉空間將會被污染，進而降低了避雷器的絕緣效果，最終在遇到雷電時失效甚至爆炸，因此必須高度重視避雷器的密封問題，這是關系到其質量的最關鍵因素之一。

2.2 電阻片抗老化性能差

電阻片的存在主要用于阻擋電流擊穿避雷器，從而確保電力系統不受雷電的影響，實際上每次承受雷電侵入的時候電阻片都會產生一定程度的老化，老化大的電阻片將不可避免的在避雷器內部產生電流的泄漏，這種泄漏在初期可能僅僅是導致避雷效果的下降，但是隨著避雷器密封效果的下降，就可能在泄漏電流的時候誘發避雷器的爆炸。電阻片的老化周期過短，導致避雷器的壽命縮減，因此有必要提升電阻片的抗老化性能，從而延長避雷器的使用周期。

2.3 瓷套污染

避雷器絕大多數情況下都是安裝在室外的，因此要直接面對惡劣的工作環境，各種粉塵、潮濕等都會影響到避雷器的性能，而安裝在工業廠區等環境下的避雷器，更是直接面對各種金屬粉塵的污染，金屬粉塵會直接彌漫在空氣中然后污染瓷套，瓷套沾染了金屬粉塵后就會導致電流分布的差異化，電阻片的電流釋放也無法均勻的通過瓷套釋放，瓷套表面的金屬粉塵形成了絕緣污穢，從而導致電阻片面臨的電流級別比正常情況下高2個數量級，從而誘發電流的不均勻分布和電阻片的加速老化，加之密封效果的逐漸失效，很容易在短時期內導致避雷器的失效或者是雷擊狀態下的爆炸事故。

2.4 高次諧波

高次諧波的存在主要是大型電力設備及變頻設備的使用，這些高次諧波的存在將直接影響到避雷器的運行效果，受到最直接影響就是電阻片，電阻片本身會在正弦電壓的作用下形成奇次諧波，這種諧波在高次諧波的作用下將產生放大效果，加速電阻片的老化，比如某電網附近搭載了大噸位電弧爐的話，那么其產生的高次諧波將直接導致周邊的避雷器使用壽命明顯縮短，這種影響是非常顯著的。

2.5 抗沖擊能力差

氧化鋅避雷器有許多其他避雷器所沒有的優點，但是它一般會在操作過電壓或者是雷電情況下抗沖擊能力差，經常性發生事故。電阻片在制造時，因為各個程序可能出現控制不嚴格的情況，使得電阻片的耐受方波沖擊的能力大為減弱，在不斷地吸收過電壓能量的時候，電阻片的劣化速度會隨之加快，從而減弱最終失去其本身功能。

3 應對措施

3.1 設計選型

在進行避雷器的選型時，要注重選擇投入市場時間長、經過若干代的改良的避雷器型號，并且要查看產品的生產技術及相關檢測手段，從而優選出使用壽命長、密封性好、電阻片性能好的避雷器，從而確保避雷器應用之后的抗老化性能優良且事故率低。同時，避雷器種類繁多，應根據其性能特點、安裝場合選擇合適的避雷器。

3.2 加強在線監測

要不斷強化避雷器的在線狀態監測，從而確保避雷器在出現故障后第一時間得到修復，避免故障避雷器和已經老化無法承載雷擊的避雷器“帶病作業”，問題避雷器的存在不僅僅會在雷擊時損毀避雷器本身，還會因此而導致電力設備受到巨大的影響，因此避雷器的故障排查和在線監測不僅僅是關系到避雷器的成本問題，還直接關系到電力設備的穩定性和安全，必須得到重視。

3.3 瓷套防污治理

對于瓷套的防污治理，要從兩個方面入手。第一是預防措施，通過涂抹各種防污材料避免金屬粉塵污染瓷套；第二是治理措施，定期的對瓷套進行表面污染物清理，從而保持瓷套的清潔。兩種方式的結合使用能夠很大程度上避免污染帶來的避雷器污閃問題，提高避雷器的使用安全。

3.4 諧波治理

高次諧波的存在會極大的影響避雷器的使用壽命，因此可以通過兩個方法降低這種干擾，首先是改進避雷器自身的電阻片性能，第二是通過一定方法降低高次諧波的影響范圍，如通過無功補償的方式降低高次諧波的值，或者是通過濾波設施來控制高次諧波的影響范圍，從而有效的降低諧波對避雷器的影響。

3.5 加強技術管理

要不斷強化技術層面的更新和管理，對避雷器的參數和運行狀態進行動態監測，并根據監測情況統計分析避雷器的運行問題，從技術層面探討改進的渠道和方法，并積極的與生產廠家溝通，利用運行監測數據來合作改進避雷器，從而不斷優化避雷器的技術指標。

4 結束語

避雷器可極大的提高電力系統的穩定性，但是避雷器的運行會受到外部環境、本身性能、電力設備運行的各方面干擾，外部環境主要是粉塵、雷擊、潮濕等的影響，本身性能包括電阻片放電性能、抵御高次諧波的能力等，電力設備帶來的干擾主要是高次諧波的影響。這些影響將會削減避雷器的性能，并降低其使用壽命，因此必須通過各種手段來提高避雷器的使用壽命、改善避雷器的使用環境，從而更好的保障電力系統的運行穩定性。

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.01.137