一起浪涌保護(hù)器引起的變壓器燒毀事故原因分析及應(yīng)對(duì)措施

摘 要：浪涌保護(hù)器也叫防雷器，是一種為各種電子設(shè)備、儀器儀表、通信線路提供安全防護(hù)的電子裝置。當(dāng)電氣回路或通信線路中因?yàn)橥饨绺蓴_突然產(chǎn)生尖峰電流或電壓時(shí)，浪涌保護(hù)器能在極短的時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通分流，從而避免浪涌對(duì)回路中其他設(shè)備造成損害。現(xiàn)以一起浪涌保護(hù)器壓敏電阻失效引起變壓器著火的事故為例，分析了著火原因，并針對(duì)實(shí)際情況，對(duì)浪涌保護(hù)器的日常維護(hù)及試驗(yàn)提出了一些預(yù)防性建議。

關(guān)鍵詞：浪涌保護(hù)器;電涌作用;壓敏電阻

0 引言

110 kV薩爾布群變電站是新疆伊犁河流域開(kāi)發(fā)建設(shè)管理局南岸干渠配套工程，承擔(dān)著向35 kV伴渠線路供電的重要任務(wù)，共有兩條35 kV線路向5個(gè)35 kV箱式變電站供電，35 kV薩格線7#～9#箱變、35 kV布雅線10#～11#箱變，主要用于附近農(nóng)業(yè)灌溉用電及沿南岸干渠分水閘門(mén)工作電源供電。自2018年5月以來(lái)，35 kV箱變發(fā)生過(guò)多次因浪涌保護(hù)器運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生過(guò)電壓時(shí)不能正常泄荷釋放能量，拉弧導(dǎo)致400 V低壓開(kāi)關(guān)柜電氣設(shè)備短路著火而燒毀開(kāi)關(guān)柜的事件，較嚴(yán)重的一次事件導(dǎo)致9#箱變內(nèi)35 kV干式變壓器燒毀，造成了嚴(yán)重后果。

1 故障現(xiàn)象及處理過(guò)程

2018年5月6日，110 kV薩爾布群變電所運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)35 kV消諧裝置報(bào)A相弧光接地故障，后臺(tái)測(cè)控裝置顯示零序電壓為36.5 V，35 kV母線三相電壓不平衡，運(yùn)行人員查看消諧裝置顯示二次電壓為A相28 V，B相59.5 V，C相45.6 V，隨后供電運(yùn)行分廠立刻安排線路巡檢人員巡檢線路，在巡檢線路過(guò)程中發(fā)現(xiàn)35 kV薩格線9#箱變T接處高壓保險(xiǎn)A、C相已燒毀掉落且箱變內(nèi)有黑煙冒出，巡檢人員立即向鞏留縣消防大隊(duì)打電話(huà)報(bào)火警，同時(shí)立即將35 kV薩格線停電，組織人員現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展滅火施救工作。事故現(xiàn)場(chǎng)如圖1所示。

2 事故分析及檢查過(guò)程

2018年5月8日試驗(yàn)研究所組織技術(shù)人員對(duì)9#箱變柜內(nèi)過(guò)電壓保護(hù)器、35 kV進(jìn)線電纜及戶(hù)外進(jìn)線避雷器進(jìn)行了預(yù)防性試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)均合格。隨后對(duì)變壓器高壓繞組絕緣電阻單獨(dú)進(jìn)行了測(cè)試（低壓側(cè)繞組從外觀看已燒毀未測(cè)試），發(fā)現(xiàn)變壓器高壓側(cè)A、B相繞組絕緣合格，高壓側(cè)C相繞組絕緣電阻值為零。現(xiàn)場(chǎng)拆開(kāi)查看浪涌保護(hù)器閥片，并對(duì)其進(jìn)行了絕緣測(cè)試，絕緣電阻為零。隨后對(duì)9#箱變內(nèi)設(shè)備進(jìn)行了隔離。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)圖片可以看出此次事故直接原因是400 V低壓側(cè)短路引起的電氣火災(zāi)，從現(xiàn)場(chǎng)查看著火點(diǎn)是低壓400 V浪涌保護(hù)器引起的火災(zāi)事故，間接原因是浪涌保護(hù)器在產(chǎn)生過(guò)電壓時(shí)不能夠正常泄荷釋放能量，拉弧導(dǎo)致短路著火，引起低壓側(cè)整個(gè)柜子著火，火災(zāi)引起變壓器低壓側(cè)因電氣火災(zāi)而短路造成事故的擴(kuò)大，導(dǎo)致變壓器燒毀。

經(jīng)查詢(xún)浪涌保護(hù)器資料并與廠家溝通得知，浪涌保護(hù)器長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后應(yīng)進(jìn)行定期檢查，浪涌保護(hù)器正常運(yùn)行時(shí)顯示綠色，產(chǎn)生過(guò)電壓釋放能量后無(wú)法恢復(fù)時(shí)顯示紅色（此時(shí)浪涌保護(hù)器失去作用），此時(shí)需更換處理浪涌保護(hù)器模塊，南岸干渠箱變自2006年投運(yùn)以來(lái)，未曾對(duì)其進(jìn)行過(guò)檢修與維護(hù)。

2019年5月，試驗(yàn)研究所在南岸干渠停水期間對(duì)南岸干渠上所有箱變低壓出線柜的浪涌吸收器的絕緣電阻、壓敏電壓和泄漏電流進(jìn)行測(cè)試。這些箱變不是同批次的，所以廠家也不盡相同，質(zhì)量參差不齊，其中28#、29#、30#、31#、35#、37#、38#、39#、40#箱變的浪涌吸收器顯示紅色（紅色代表盡快更換），其壓敏電阻已老化失效，28#、29#、30#、31#、32#、33#、35#、36#、37#、38#、39#箱變的浪涌保護(hù)器壓敏電壓和泄漏電流試驗(yàn)數(shù)據(jù)均已超標(biāo)。咨詢(xún)賽普廠家技術(shù)人員給出的數(shù)據(jù)是壓敏電壓合格范圍是558～682 V，泄漏電流的合格范圍≤10 μA。隨后公司運(yùn)行分廠聯(lián)系廠家對(duì)已失效及試驗(yàn)不合格的浪涌吸收器全部進(jìn)行了更換處理。

3 事故總結(jié)

低壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的浪涌保護(hù)器在檢修維護(hù)過(guò)程中往往容易被忽視，甚至有人誤以為是免維護(hù)的，其實(shí)不然，浪涌保護(hù)器通常并聯(lián)在電氣回路中，浪涌保護(hù)器中的壓敏電阻經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行和多次電涌作用后會(huì)出現(xiàn)性能下降甚至失效的情況，在帶電情況下，經(jīng)過(guò)多次反復(fù)的浪涌電壓沖擊，壓敏電阻會(huì)劣化，其閥值電壓會(huì)降低，低阻性則逐步加劇，進(jìn)而導(dǎo)致持續(xù)漏電流的產(chǎn)生。隨著漏電流的惡性增加，并且集中注入壓敏電阻內(nèi)部的薄弱部位，該部位的材料就會(huì)逐漸融化，最終形成1 000 Ω左右的短路孔，一旦有較大的電流灌入短路點(diǎn)，就會(huì)導(dǎo)致壓敏電阻的熱擊穿，壓敏電阻劣化失效后造成永久導(dǎo)通狀態(tài)，無(wú)法切斷回路電流，此時(shí)壓敏電阻本體溫度持續(xù)升高，甚至產(chǎn)生火災(zāi)危險(xiǎn)。由此可見(jiàn)，對(duì)于浪涌保護(hù)器應(yīng)定期開(kāi)展檢修維護(hù)工作。

4 應(yīng)對(duì)措施及建議

結(jié)合設(shè)備運(yùn)行情況，根據(jù)南岸干渠箱變內(nèi)浪涌保護(hù)器事故頻發(fā)的現(xiàn)狀，建議南岸干渠箱變采取以下措施以應(yīng)對(duì)壓敏電阻老化失效的問(wèn)題：

（1）定期檢查浪涌保護(hù)器，定期更換模塊，以保證南岸干渠的正常供電，防止事故的發(fā)生。

（2）加大箱變400 V電氣設(shè)備的定期維護(hù)及清掃工作，必要時(shí)縮短檢修周期。

（3）加強(qiáng)防鼠及防小動(dòng)物措施，檢查接線是否正確緊固，有無(wú)過(guò)熱老化、松脫虛接現(xiàn)象，若有則及時(shí)更換。

（4）定期檢查分離開(kāi)關(guān)有無(wú)動(dòng)作，是否燒損變形。

（5）定期檢查指示燈，在正常運(yùn)行或故障時(shí)是否指示正確。

（6）定期檢查緊固部件（基座、罩蓋、鉚釘、螺栓），應(yīng)連接可靠。

（7）每年雷雨季節(jié)前應(yīng)按防雷設(shè)備檢測(cè)要求由專(zhuān)門(mén)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)。

（8）定期檢查接地線、接地體連接是否可靠無(wú)銹蝕，測(cè)量接地電阻是否合格。

（9）建議在浪涌吸收器的進(jìn)線側(cè)裝設(shè)空開(kāi)或熔斷器。

（10）建議廠家在浪涌保護(hù)器設(shè)計(jì)時(shí)增加壓敏電阻失效報(bào)警功能。

5 結(jié)語(yǔ)

浪涌保護(hù)器是將瞬間過(guò)電壓產(chǎn)生的強(qiáng)大電流對(duì)地進(jìn)行泄放，把瞬間過(guò)電壓限制在電氣設(shè)備能夠承受的電壓范圍內(nèi)，使被保護(hù)電氣設(shè)備不受沖擊電壓沖擊而損壞，在電氣設(shè)備過(guò)電壓防護(hù)過(guò)程中起著關(guān)鍵作用，但電涌保護(hù)器因質(zhì)量問(wèn)題或經(jīng)過(guò)多次對(duì)大地泄放電流后，電涌保護(hù)器內(nèi)部元件逐漸老化，當(dāng)內(nèi)部元件老化到一定程度失效后，此時(shí)如果有高能量的沖擊電流或者線路發(fā)生工頻故障時(shí)，可能會(huì)使電涌保護(hù)器發(fā)生短路事故，最終引發(fā)電氣設(shè)備火災(zāi)事故，擴(kuò)大事故影響范圍。由此可見(jiàn)，技術(shù)人員應(yīng)該嚴(yán)格按照浪涌保護(hù)器廠家技術(shù)及行業(yè)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，定期認(rèn)真開(kāi)展浪涌保護(hù)器檢修維護(hù)試驗(yàn)工作，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部元件失效立即采取相應(yīng)措施，保證其性能穩(wěn)定可靠，真正起到防止過(guò)電壓的作用。

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收稿日期：2019-12-24

作者簡(jiǎn)介：高升（1984—），男，甘肅人，工程師，從事水電站電氣設(shè)備高壓試驗(yàn)、電氣設(shè)備絕緣專(zhuān)業(yè)技術(shù)監(jiān)督及電能質(zhì)量專(zhuān)業(yè)技術(shù)監(jiān)督工作。