氧化鋅避雷器炸裂原因分析及防范措施

陳 飛 中國鐵路上海局集團有限公司南京供電段

1 引言

避雷器是一種并聯在電器設備上的保護電器,用來限制過電壓以達到保護電氣設備的目的。所起作用是線路或設備上人為地制造絕緣薄弱點即間隙裝置，間隙的擊穿電壓比線路或設備的 雷電沖擊絕緣水平低，在正常運行電壓下間隙處于隔離絕 緣狀態，在過電壓下間隙被擊穿接地，放電降壓起到保護線 路或設備絕緣的作用。氧化鋅避雷器具有結構緊湊、體積小、通流容量大、重量輕、防爆炸和密封性能好、制造工藝簡單等優點，其優越性得到使用單位的認同，但是氧化鋅避雷器發生炸裂也是一個不容忽視的問題，對此認真分析氧化鋅避雷器炸裂成因，并提出有效的防范措施非常有必要，是提高鐵路供電質量的有力保障。

2 氧化鋅避雷器組成及工作原理

氧化鋅避雷器是由具有較高的非線性伏-安特性的氧化鋅壓敏電阻片、芯組、絕緣桿、彈簧和硅橡膠復合外套組成。在正常運行狀態下，具有較高的電阻而呈現絕緣狀態，通過避雷器的電導電流很小。而在雷電過電壓或其他危害設備的過電壓作用下，呈現低電阻狀態，避雷器間隙放電，釋放線路中的過電壓能量，即使通過避雷器的電流達到數千安，由于氧化鋅壓敏電阻片的非線性特性，使與避雷器并聯的電器設備殘壓仍然很低，被抑制在設備絕緣的安全值以下，從而有效的保護了電氣設備的絕緣，免受過電壓的損害。

3 氧化鋅避雷器炸裂原因分析

3.1 安裝標準不符合要求

安裝氧化鋅避雷器前，應先擦去其表面污垢，檢查外部是否完整，是否存在缺陷，內部零件應牢固可靠，封口處的橡皮膠墊密封良好，安裝時要保證垂直，偏差不應大于高度的15%，連接螺栓要牢固，連接導線應盡量短、直，不得松動。氧化鋅避雷器表面存在污垢會引起避雷器外套電壓分布不均而形成閃絡，使避雷器局部發熱，工頻放電電壓動作負載能力下降，嚴重時在無雷擊、無操作的情況下發生動作，不能熄弧而炸裂。

3.2 避雷器本體質量原因

3.2.1 避雷器受潮

避雷器受潮主要是密封不良或漏氣,導致使潮氣或水份侵入。密封性不良的主要原因有：

（1）避雷器的密封劑圈縮小形變的指標值達不到設計方案規定,裝進避雷器后,易造成密封性無效,使潮氣或水份侵入；

（2）避雷器的兩邊蓋板生產加工不光滑,有毛刺,將防爆型板戳破造成潮氣或水份侵入;

（3）組裝時漏裝密封劑圈或將防潮劑袋壓在密封環上,或者密封劑圈偏移,或者沒有將充氮氣的孔封死等。

3.2.2 避雷器熱敏電阻片老化

（1）氧化鋅避雷器內部熱敏電阻片材質和工藝原因導致抗老化特性差，在短時間內避雷器即損壞甚至炸裂；

（2）熱敏電阻片的均一能力差,使電位差遍布不勻稱,運行過段時間后,一部分電阻片會先老化,造成避雷器參照電壓降低,阻性電流量和輸出功率耗損提升,由于電網電壓不會改變,而避雷器內其他正常的閥片因荷電率升高,承擔加重,造成老化速率加速,并產生兩極化,造成避雷器產生炸裂。

3.2.3 避雷器的結構設計不合理

（1）一些避雷器生產廠家片面追求重量輕,造成瓷套的干閃、溫閃電壓太低；

（2）固定電阻片的支撐架絕緣性能不良,有的甚至用青殼紙卷電阻片,復合型絕緣層的擊穿電壓抗壓強度無法符合要求；

（3）熱敏電阻片方波通流容積較小,應用在一些場所不相互配合。

3.3 持續運行電壓偏差影響

氧化鋅避雷器的額定電壓是其運行特性的一個重要參數，也是承受工頻電壓能量的指標，通常氧化鋅避雷器的額定電壓應在過電壓計算分析及耐壓承受時間的特性曲線基礎上，選擇避雷器的額定電壓。當運行中電壓大于系統承受最高電壓時，電網上的高次諧波值嚴重超標而避雷器電壓取值又偏低的情況下，會造成氧化鋅避雷器炸裂。

3.4 外部環境影響

（1）重污染地區空氣中粉塵比例較大，會對避雷器外護套造成嚴重的污染而引起污閃或因污垢在外護套表面的不均勻，而使沿外護套表面電流也不均勻分布，導致電阻片的電壓不均勻分布，使流過電阻片的電流較正常時大1—2個數量級,造成附加溫升，使吸收過電壓能力大為降低，也加速了避雷器電阻片的老化。

（2）根據現行氧化鋅避雷器行業標準，氧化鋅避雷器可耐受2 次40 KA 雷電流沖擊，在極少數強對流惡劣天氣的情況下，雷電擊直擊桿塔，瞬時雷電流會超過避雷器的上限耐受電流值，造成避雷器的炸裂。

4 防止氧化鋅避雷器炸裂的措施

4.1 做好避雷器的正確選型

避雷器的選型要慎重，既要保證在較高的操作過電壓及大氣過電壓下安全、可靠動作，又要保證在暫態過電壓下閥片不動作，在中性點非直接接地系統中，避雷器選型須保證2h 單相接地故障時出現的系統最高過電壓氧化鋅避雷器不動作，否則暫態過電壓長時間反復動作至熱崩潰，將造成避雷器炸裂。

4.2 做好避雷器安裝區域的選擇

在供電線路的架設和路徑設計時，對雷擊高發區以及土壤電阻率高的區段盡量避免和減少，一般通風口、峽谷口、盆地等部位，都是雷擊的高發區，盡量避開這些區段。避雷器安裝后，必須提供良好的接地裝置，使雷電流能夠迅速的流向大地。

4.3 做好避雷器預防性試驗

避雷器投入運行前應做預防性試驗：

（1）絕緣電阻試驗, 使用中的阻值應大于2 000 MΩ，非使用中的應大于2 500 MΩ；

（2）泄漏電流試驗，避雷器U1mA值與初始值或制造廠規定值比較變化控制在-5%～+5%以內，75%U1mA 下的泄漏電流值應不大于50 μA。

4.4 做好避雷器運行狀態的檢查

及時檢查出避雷器及相關附件的缺陷，也是保證避雷器安全、可靠運行的重要措施之一。

（1）避雷器本體外觀檢查：避雷器表面無臟污、無裂紋、無放電痕跡，復合絕緣子表面無絕緣老化現象，鐵件無銹蝕，封口處橡皮膠墊良好、嚴密；

（2）避雷器接地線、引線檢查：接地線、引線與各部螺栓連接牢固密實，表面無銹蝕無斷裂。引線固定線夾無放電痕跡，接觸良好，做好周期性接地電阻測試，防雷接地電阻小于10 Ω。

（3）除對避雷器進行常規的檢查外，還可用避雷器監測儀不定期檢測避雷器的全電流和阻性電流值。

5 結束語

氧化鋅避雷器是目前最理想的過電壓保護裝置，已經得到廣大用戶的認可，但是我們在選擇和使用時應注意其特點，根據各項參數正確地選擇氧化鋅避雷器，并在運行中加強檢查監測，做好日常維護保養工作，確保避雷器的安全、可靠運行。