10 kV配電線路上避雷器故障分析及防范措施

鄧國宙

(廣東電網公司清遠英德供電局，廣東 清遠 513000)

0 引言

隨著我國城市化進程的不斷加快，市場電力需求量也越來越高，電氣設備的投入使用量也越來越大，為提高電氣設備的安全性和可靠性，在10 kV配電線路上加裝瓷外套金屬氧化鋅避雷器。但在日常運行中，10 kV氧化鋅避雷器經常由于閥片側面高阻層裂紋、避雷器內部受潮、雷電沖擊電流等原因被擊穿導致線路跳閘，從而導致設備絕緣性能降低，發生故障。因此加強10 kV配電線路避雷器的故障及具體防范措施研究，對電力系統的穩定運行有著重要意義。

1 避雷器故障分析

1.1 閥片側面高阻層裂紋導致的故障

1)事故分析。在2019年3月20日，望埠供電所接到調度通知，110 kV望埠變電站10 kV青石干出現接地故障。在事故發生后，供電所組織運維人員分組巡視分段試送，發現10 kV青石干#34塔的避雷器被雷電擊穿。通過解體避雷器發現，在其內部未發現金屬銹蝕情況，運維人員在避雷器側面絕緣層發現有細微裂紋，通過對電阻片進行絕緣電阻測量，測試值全部為0 MΩ，故導致避雷器被擊穿。

2)閥片側面高阻層出現裂紋的原因。高阻層的避雷器絕緣釉是由有機材料配制而成的，而側面絕緣層則是通過高溫燒結而成。當閥片與側面高阻層的熱膨脹系數出現較大差異時，會導致避雷器絕緣釉出現細微的裂紋，降低了避雷器絕緣釉的絕緣強度，在過電壓情況下，就會出現閃絡現象。為妥善解決閃絡故障，應在避雷器閥片和外絕緣筒之間的空腔填充溫度比較高的注膠，同時在高溫注膠時，應盡量減小避雷器閥片與側面高阻層熱膨脹系數之間的差異，避免引起避雷器閥片側面高阻層出現裂紋。

1.2 避雷器內部受潮導致的故障

1)事故分析。2019年11月，天氣晴朗，環境溫度為24℃，望埠供電所運維人員對110 kV望埠變電站10 kV同心干#2塔進行紅外測溫過程中，發現10 kV同心干#2塔小號側B相避雷器底部瓷套溫度為43.6℃，通常情況下正常相溫度為30.5℃，而避雷器溫差標準應≤0.5℃。從數據分析出10 kV同心干#2塔小號側B相氧化鋅避雷器異常發熱，避雷器底部瓷套存在嚴重缺陷。隨后運維人員安排對其進行更換。該避雷器為瓷外套外絕緣結構，通過對B相避雷器進行解體發現，瓷套底部鐵質抱箍盤內部金屬配件銹蝕嚴重，密封功能失效，B相避雷器內部金屬配件銹蝕和電阻片嚴重受潮，絕緣損壞，對B相避雷器進行絕緣電阻測量數值為0 MΩ，若遇到雷擊B相避雷器將會被擊穿，而引起線路故障。

2)避雷器內部受潮的原因。避雷器內部受潮的原因主要包括以下幾個方面：①避雷器在安裝前，未徹底烘干滯留在閥片及內部零部件上的潮氣。②避雷器瓷套裙邊膠合處有裂縫、密封圈未焊死，易于進入潮氣及水分。③密封墊圈老化開裂后，失去密封作用，潮氣和水分沿螺釘縫滲入內腔等都會造成避雷器內部受潮。

1.3 雷電沖擊電流導致的故障

1)事故分析。2019年7月，望埠供電所運維人員在線路巡視時，發現在10 kV青石干線上有1個避雷器發生爆裂，運維人員及時更換避雷器，以保證線路正常運行。稍后通過對該避雷器解體，發現4片閥片，其中2片破碎，2片裂開，并對避雷器的外觀進行詳細檢查，未發現閃絡痕跡，由此說明過電壓是直接作用于避雷器上的。當避雷器閥片耐受雷電沖擊能力較差時，在雷電沖擊電流的作用下，直接導致閥片破裂及相關外套管爆開等問題產生。

2)雷電沖擊的故障原因。根據國家避雷器耐雷水平生產標準，10 kV系統中避雷器能承受2次65 kA(或40 kA)的雷電流沖擊，避雷器中流過雷電流主要分為雷電直擊和沿線路來波2種。當雷直擊桿塔雷電流超過65 kA(或40 kA)時，線路會出現多相閃絡現象，引起相間短路速斷跳閘。但是由于短路速斷跳閘現象是不可能出現在線路單相接地故障中，因此說明雷電直擊產生的雷電流一定是低于65 kA(或40 kA)的，故而雷電直擊不可能造成避雷器故障。

當避雷器遭受雷電沖擊電流過量且電流密度較大時，而閥片上的沖擊電流也沒有均勻分布，導致閥片上局部雷電沖擊電流密度超過其允許極限值，造成避雷器中的閥片破裂，如果閥片電流能量沖擊過大，則會使閥片發生破碎、爆炸。

2 具體防范措施

上述通過幾起避雷器故障案例分析，針對不同故障采取不同應對措施。除上述措施外，在實際運行管理中，為確保避雷

器安全運行，還應做好以下幾個方面防范措施。

2.1 做好避雷器的檢驗工作

為提高避雷器安全運行的可靠性，避雷器的檢測水平也是極其重要的。對采購的避雷器應抽樣檢查，檢測關鍵部件、密封性能等，并進行密封試驗；安裝前，檢查避雷器外觀，確保外觀是否保持良好，并對其絕緣電阻值進行測量是否不小于1 000 MΩ；安裝后，要嚴格按照驗收規范做好驗收工作。

2.2 避雷器要可靠接地

首先應直接固定避雷器的接地螺栓與接地線，然后按照橫擔、沿接地引下線進行有效接地，確保各鏈接部位牢固可靠，以確保整個接地系統的完整性，而且要保證其連接的接地地網的電阻值要在4 Ω以下。在焊接中采用螺栓連接，避免出現縫隙或雜物混入，影響避雷器的使用壽命。

2.3 提高閥片的能量耐受能力

為避免避雷器閥片側面高阻層出現裂紋，應將閥片的能量耐受能力提高到65 kA以上。

2.4 加強對避雷器的日常巡視

避雷器是電力運行中不可缺少的設備之一，其運行的穩定性直接關系著電力系統供電的穩定性。因此，在其運行中應加強對避雷器的日常巡視。以“基礎熱像”為根據的紅外診斷方法是當前避雷器常用的故障診斷方法，能有效診斷故障狀態下的熱場，溫度升高變化，以及閥片受潮或者老化缺陷等問題。當檢測避雷器溫差達0.5℃～1℃時，應立即進行停電檢查和試驗；還需對地下連接部位進行檢查，以防發生銹蝕影響接地電阻，使雷擊電流不能快速流入大地，殘余的雷電沖擊電流會導致避雷器發生故障；定期對避雷器的外觀進行檢查，確保是否存在閃絡、破損等，發現問題應及時進行更換處理。此外，電網檢修運維人員還應不斷提高自身檢修水平，熟練掌握避雷器故障分析及處理方法，積極開展帶電檢測工作，以減輕避雷器故障給電網運行帶來的影響。

3 結語

在電力運行過程中，提高10 kV配電線路的供電質量，對供電企業的經濟效益和社會效益有良好的促進作用。上述通過對望埠供電所10 kV青石干、10 kV同心干發生避雷器故障的產生原因及處理措施進行分析，通過實際運行經驗總結出幾種避雷器故障的防范措施，為10 kV配電線路的可靠性、電網運行的安全性和穩定性提供保障。