試析金屬氧化物避雷器故障及防范

邱 賽，方緒豪

（溫州益坤電氣股份有限公司，浙江 溫州 325000）

金屬氧化物避雷器(MOA)具有動作反應快、性能穩定、保護性能好、通流容量大、結構簡單、使用壽命長等特點，因而在現代電氣系統中得到了廣泛的應用，并逐漸取代其他類型的避雷器成為市面上最為常見的避雷器。

1 金屬氧化物避雷器的故障原因

金屬氧化物避雷器的電阻值較高，相當于一個高阻隔的絕緣體，可以對輸變電設備起到很好的保護作用；如果金屬氧化物避雷器一直處于動作狀態，其構件閥片所承受的工頻電壓作用會逐漸累積變大，使閥片出現劣化現象，進而導致避雷器的電阻特性發生變化，增加電流通過閥片的泄漏電流，最終使閥片溫度上漲引發熱崩潰，嚴重時還會發生避雷器爆炸事故[1]。

2 金屬氧化物避雷器故障的檢查

為更好的對金屬氧化物避雷器故障及防范進行探究，本文以市面上較為常見的金屬氧化物避雷器為例，分析其故障情況和成因。

（1）避雷器故障的基本情況。該金屬氧化物避雷器安裝于電力系統的Ⅰ線高壓電抗器上，在故障發生前，避雷器已經正常運行2年，且無任何故障。相關工作人員在對避雷器故障進行檢測前，已經排除因其它電氣設備故障問題而導致的避雷器故障因素。

（2）現場檢查。經相關工作人員的現場勘查，發現安裝的金屬氧化物避雷器檢測器已經出現損壞，該避雷器的內部元件從表盤處發生脫落；避雷器壓力釋放裝置在動作后，會有脫落的防爆板碎片散落在地面。其次，工作人員在避雷器的第二節瓷套表表面發現了裂縫，瓷套傘裙出現輕微斷裂掉落，其余避雷器瓷套則表面完好，無開裂現象。且避雷器瓷套外部除去噴弧口處的電弧放電痕跡，其余部位均無任何放電痕跡，據此可以排除沿面閃絡的情況。

（3）避雷器解體檢查情況。當避雷器外部故障問題排除后，為更好的明確避雷器故障的產生原因，需要對避雷器進行解體檢查。由于第二節避雷器瓷套出現開裂，容易在更換過程中碎成多段，因此首先從第二節瓷套開始解體，在其余瓷套外部整體均完好，且不存在閃絡痕跡和裂紋的情況下，可以推斷出避雷器在運行的過程中出現了受力不均，如此才會讓第二節瓷套出現裂縫。工作人員沿裂紋分布方向敲碎第二節瓷套，對內部弧筒部分進行觀察，發現隔弧筒燒蝕嚴重、裂紋斷面存在塵土沉積痕、水漬浸染的痕跡，且沉積痕跡非常明顯。其次，在檢查避雷器瓷套頂部和底部的蓋板與密封裝置的情況后，發現蓋板上的密封圈較為完整，密封橡膠圈狀況良好，密封面無任何腐蝕和老化，也不存在任何異常情況，說明避雷器內部受潮是因為瓷套破裂導致的。最后，當在對避雷器的閥片進行檢查后，發現閥片斷面有許多因受潮而導致的水漬痕跡，這表明閥片受潮情況嚴重，用探測儀進一步檢測后，確定避雷器內部未有因大電流通過而造成的閥片損毀跡象；其余避雷器在將完好瓷套解體后，發現了類似情況，雖然其隔弧筒表面存在熏黑痕跡，但內部也未見電弧燒蝕痕跡，其閥片也未出現因熱崩潰而導致的部分閥片開裂。

（4）避雷器試驗情況。電廠在檢測出避雷器故障后，對其余安裝的金屬氧化物避雷器進行了測試，測試內容主要包括泄漏電流測試、絕緣體電阻測試以及直流電壓測試等。在多次的反復測驗中，除直流電壓測試數據略微與正常測試數據有微偏差，但仍在合理變化范圍內外，其余測試項目檢測結果全部合格。

3 故障原因分析

從上述的故障排查情況可以看出，該案例的金屬氧化物避雷器的故障部位位于在第二節避雷器上，導致其故障的原因是第二節避雷器在瓷套破損后受潮，進而導致避雷器內部出現水汽，影響了其余避雷器的正常工作，這使得其余幾節避雷器閥片在工頻電壓的長期作用下出現熱崩潰，最終導致大電流通過發生貫穿性擊穿，引起線路跳閘。

在對第二節避雷器進行解題檢查后，發現避雷器密封圈狀態良好，保密性未見損毀，排除因密封圈故障而發生的避雷器內部受潮問題，得出避雷器內部受潮是因為第二節避雷器瓷套外部出現開裂，瓷套的開裂讓大量水蒸氣進如到避雷器內部，而后進入避雷器內部的水蒸氣在環境溫差的影響下，形成水滴并附著于瓷套內壁和隔弧筒，這大大降低了金屬氧化物避雷器的電阻，使金屬氧化物避雷器的絕緣性能下降。

當第二節避雷器被擊穿后，其余幾節避雷器所受荷電率快速升至95%，加之金屬氧化物避雷器的電壓不均勻系數為11%，這樣其余幾節避雷器將會在超過額定電壓的環境中進行工作，不良運行狀況使避雷器擊穿，發生線路跳閘故障，而線路跳閘后開關的重合閘動作會給避雷器帶來二次沖擊，加劇了避雷器的損壞程度。

4 金屬氧化物避雷器的故障防范措施

為了避免金屬氧化物避雷器出現故障，影響其正常運行，應采取一定的故障防范措施。針對常見的故障發生原因給予相應的防范，以此減少金屬氧化物避雷器發生故障的幾率。總結起來有四種，分別為：做好避雷器的安裝工作；嚴格避雷器檢測；加強避雷器質量管控；加強設備選型管理。具體內容如下：

（1）做好避雷器的安裝工作。在避雷器的安裝過程中，要對避雷器的幾節瓷套加以保護，防止因安裝不當而導致的瓷套破裂，避免避雷器內部元件受潮；當避雷器安裝完畢后，要定期對避雷器瓷套的完整性進行檢查，防止水蒸氣入侵避雷器內部。

（2）做好避雷器的檢測工作。在實際的電力系統運行中，要做好金屬氧化物避雷器的帶電檢查工作，加強對金屬氧化物避雷器的性能檢查，做到有問題及時發現及時解決，從源頭上消除安全隱患，防止避雷器發生故障。同時，加強對避雷器檢測器的管理工作，對避雷器運行中存在的不良工況進行及時處理。

（3）加強對避雷器質量的管控。避雷器受材質影響，對環境和運輸要求較高，因此避雷器成品在出廠后，需要就后續存放、運輸及安裝環境的質量管理進行嚴格把控，以防止對避雷器質量造成損壞。

（4）加強設備選型管理。提升避雷器等級，在同一個變電站的同一電壓側，線路型避雷器和母線型避雷器的額定電壓是不同的；在同一電壓等級的系統中，接于相對地間的避雷器與接于相對相問的避雷器，其額定電壓也是不同的。應根據系統的接地方式及產生的工頻過電壓選擇避雷器額定電壓。加強電網諧波的治理力度，加強對線路的巡視，加強對用戶大型設備的管理，督促其進行定期巡視維護，減少因客戶設備原因對系統設備造成的影響。

5 總結

在金屬氧化物避雷器故障排查和故障防范上，要保障避雷器的質量，同時做好相關的故障檢測工作，降低避雷器故障的發生概率，最終維護電力系統的正常運行。