一起10kVPT柜避雷器爆炸原因分析

王亞芳 楊丙寅 張 磊

（寧夏吳忠供電局，寧夏 吳忠 751100）

1 事故概況

2011年4月6日晚，某110kV 變電站10kVΙ段母線避雷器爆炸，導致母線分段開關動作，主變進線開關動作，現場初步檢查發現該變電站10kV母線失壓，51-9PT 柜柜門已被炸開。控制回路二次線已全部燒毀，線芯裸露。51-9PT 柜柜內，PT 小車上避雷器已全部燒毀。將51-9PT 小車拉出柜外檢查，PT 一次保險完好，無燒斷現象；PT 良好，無燒損、裂紋現象；避雷器A 相已全部燒毀，B、C兩相均不同程度燒損。

2 避雷器爆炸原因分析

（1）針對以上案例分析，A 相避雷器炸毀，B、C 相主體殘存，該間隔避雷器選用的是某廠生產的型號為：HY5WZ1-17/45 型避雷器，具體參數為合成絕緣型氧化鋅無間隙避雷器，標稱電流5kA，額定電壓17kV，殘壓為45kV，設備參數滿足運行要求。

（2）事故發生后，將殘余的B、C 相避雷器（方便起見，分別編號為#1、#2 試品，下同）同另一只性能良好的避雷器（編號#3 試品，下同）安排交流耐壓試驗，交流溫升試驗，直流泄漏電流測試實驗，試驗結果如下表所示。

首先進行了耐壓試驗，并用紅外成像儀監測試品加壓后溫度的變化，試驗結果如表1所示。

表1 交流耐壓試驗時的發熱情況

完成耐壓試驗后，進行溫升試驗，并用紅外成像儀記錄試品溫度變化，試驗結果如表2所示。

表2 交流耐壓溫升對比試驗結果

完成溫升試驗后，進行直流泄漏電流測試試驗，用微安表或者毫安表監測泄漏電流值，試驗結果如表3所示。

表3 直流泄漏電流測試試驗

試驗表明，#1、#2 試品避雷器在額定工作電壓（5.8kV）已經發熱，隨著電壓的升高，發熱現象會加劇并出現冒煙，且泄漏電流急劇增大，遠遠超過允許值，而電流的熱效應導致半導體工作性能惡化；交流溫升試驗表明，故障避雷器發熱明顯，眾所周知，熱能的積聚而不能盡快散熱將導致爆炸現象的發生。

完成直流泄漏試驗后，試驗人員解體了#1 試品故障避雷器，并同#3 試品避雷器做了比較，具體情況見表4。

通過圖片對比發現，#3 試品避雷器制造工藝良好，其閥芯外包有玻璃纖維樹脂，構成避雷器內絕緣，并增強避雷器的機械強度。同時，玻璃纖維樹脂和硅橡膠外套是用粘合劑粘合在一起，以防止絕緣受潮（有的直接在玻璃纖維樹脂外澆注復合絕緣外套）。#1 試品故障避雷器頂端密封不嚴，硅橡膠外套與閥體之間粘合不嚴，有明顯空隙，長期運行必然受潮；同時，閥芯外部為瓷制品，解體后發現瓷套多處斷裂，閥芯已斷成多節，已經嚴重老化，不滿足運行要求。

表4 故障避雷器與性能良好的避雷器解體對比檢查

3 事故分析

根據事故后電氣試驗數據，結合解體試驗結果，可以判斷PT 柜內避雷器爆炸事故發生的原因，由于A 相避雷器與B 相、C 相避雷器屬于同一廠家同一批次產品，其性能應具有一致性。此次故障發生的過程可描述如下：由于該批次避雷器設計技術和制造工藝的原因致使產品不滿足長期穩定運行要求，導致該批次避雷器在運行中受潮并發熱。隨著運行時間的推移，避雷器不斷老化，其性能不斷惡化，避雷器耐壓能力下降，泄漏電流增大，在單相（C 相）接地故障發生時，非接地相（A 相、B 相）承受電壓上升至線電壓，耐壓能力下降更嚴重的A相避雷器泄漏電流不斷增大，直至過熱發生爆炸，造成永久性金屬接地。

4 預防措施

針對本次設備事故，為了防止類似事件的再次發生，應做好以下事故防范措施：

1）正確選擇氧化鋅避雷器，這是保證其可靠運行的重要因素，首先要選責質量和信譽好的產品。為保證運行在中性點不接地系統中的氧化鋅避雷器不被擊穿可選用防爆自動脫離避雷器，如型號為YH5WS-17/50SPE 型。

2）在變電站內安裝故障錄波器，及時準確的記錄各項電壓事件，避免故障發生后數據分析的被動局面。