35kV垵口變35 kV母線避雷器爆炸分析

劉子卓

摘 要 通過分析避雷器典型爆炸事故，總結避雷器運維中的不足，并提出相應的整改措施。

關鍵詞 避雷器；爆炸；事故分析；運行

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）02-0152-01

電力避雷器是一種重要的過壓保護器，擔負著限制過電壓的重要任務。我局采用氧化鋅無間隙避雷器，它的性能穩定，并且具有優越的保護性能，抗老化能力強，能適應遂昌地區的地理及環境。

避雷器正常運行時，主要流過容性電流，電阻性電流只占很小的一部分。當遭受過電壓時，由于氧化鋅避雷器的非線性特性，流過避雷器電阻片的電流立刻達到幾千安培，將避雷器導通，將過電壓釋放，繼而有效限制過電壓的侵害，通過過電壓后避雷器又恢復到高電阻，電力系統恢復正常。但是，當氧化鋅避雷器承受長期持續運行過電壓時超出避雷器承受能力，就會加速避雷器老化，繼而發生阻性電流增加功耗隨之增大，導致避雷器發生爆炸事故。避雷器內部受潮也是造成避雷器事故的一個重要因素。

本文通過分析避雷器典型爆炸事故，總結避雷器運維中的不足，并提出相應的整改措施。

1 事故運行方式

35 kV垵口變采用單母線接線方式，遂垵3054線運行主供垵口變電所，35 kV母線帶#1、#2主變運行，#1、#2主變10 kV側供10 kV母線，10 kV所用變帶全所運行，35 kV所用變空載運行，其中35 kV及10 kV母線均安裝有氧化鋅避雷器。直流及二次監控系統運行正常。遂安3054線接入妙高變，再經金妙3001線接入110 kV金溪變。遂安3054線2013年3月6日12：40向電網輸送小水電功率為7.05 MW。

2 避雷器損毀情況

3月6日晴天，13：12，垵口變人員電告變電值員垵口變內有異常聲響；變電運維班立即派人趕往垵口變現場檢查，發現35 kV B相母線避雷器爆炸，A相避雷器底部瓷瓶被炸裂成3塊，其他設備正常。35 kV母線避雷器型號為Y5WZ-51/134，額定電壓為51 kV，持續運行電壓為40.8 kV，系統電壓為35 kV，同時配型號為JCQ-C4的在線監測器。

本次異常中損壞的避雷器是于2010年3月5日原B相避雷器擊穿后新換，2013年1月25日預防性試驗數據合格（帶電測試）、全所接地電阻測試合格。其他兩個正常相避雷器于2008年3月投運。

經雷電定位系統查詢，2月25日至3月6日，遂安3054線附近5千米沒有發生過雷擊，避雷器動作次數B相明顯多余其他兩相（A相：24 B相：89 C相：10）。

35 kV垵口變后臺監控信號為：12：49：54 35 kV垵口變報 35 kV母線單相接地，接地時（Ua=36.46 kV，Ub=2.11 kV，Uc=38.31 kV，3U0=108.10 V）；13：11：50 35 kV垵口變35 kV母線單相接地信號復歸，復歸時（Ua=21.69kV，Ub=21.77 kV，Uc=21.32 kV，3U0=1.41 V）。

3 避雷器損毀分析

從避雷器的損壞情況看，避雷器炸毀，由于避雷器多次、連續通過強電流造成氧化鋅嚴重發熱，強烈發熱使外套損壞。而目前在線監測手段較少，導致能提供分析的原始數據較少，根據運行經驗一般來說氧化鋅避雷器爆炸的原因主要有以下兩點。

1）老化特性不好或閥片的均一性差，運行一段時間后，閥片老化阻性電流及損耗增加，由于電網電壓不變，則避雷器內其余正常的閥片因荷電率增高，負擔加重，導致氧化鋅閥片老化，我局所采用的避雷器的氧化鋅閥片設計壽命為10-20年左右，通過查詢垵口變的母線電壓年度數據，35 kV母線線電壓在40.8 kV以上的情況經常發生，如果此時發生單相接地情況，超過避雷器持續運行電壓，必然會導致避雷器閥片的老化。

2）可能由于互感器發生鐵芯諧振而產生較大的過電壓，當發生非線性諧振時，過電壓幅值高達2-3倍相電壓，而且作用時間長且在發生基頻諧振的同時，還可能激發高頻和分頻諧振，兩者疊加，將會產生更大的危害，而目前綜合自動化系統的信號內容并不足以支持諧振現象的發現，因此可認為發生互感器鐵芯諧振：這點唯一的佐證就是2月25日-3月6日在沒有雷擊情況下避雷器動作計數器動作了15次，而從12年10月開始到13年2月25日均無變化。

4 事故分析結果與討論

基于以上分析，我們可以得出結論，此次避雷器爆炸最主要原因是在避雷器持續運行電壓經常超過其額定持續運行電壓的情況下，互感器發生鐵磁諧振，致使電壓幅值高達2-3倍的額定電壓（70 kV-135 kV），同時，工頻電源能自動補充過電壓能量，使鐵磁諧振過電壓進入避雷器保護動作區，造成避雷器長時間反復動作直至熱崩潰，以至于避雷器損壞爆炸。

針對此次避雷器爆炸事故，提出以下整改措施。

1）針對35 kV母線電壓過高問題，首先應做好系統的優化，盡量降低母線電壓，另一方面，應研究有無持續運行電壓大于42 kV的避雷器，減少避雷器的老化。

2）針對可能發生的鐵芯諧振過電壓，首先應對垵口變35 kV母線壓變消諧器的參數進行檢查，其是否合理，是否已損壞失去作用，同時，可以考慮安裝帶間隙的氧化鋅避雷器，避免諧振過電壓對避雷器的危害，具體型號參數應再繼續進行核實。

3）加強運行監測，及時監測出避雷器的缺陷。對避雷器及各種設備的運行狀況進行實時網絡化、遠程化的在線監測系統，在采集了大量的數據為工作人員對發生的故障及每個設備的運行狀況進行綜合分析提供必要的和可靠的依據。保證了快速正確地判斷事故或設備的運行狀況并進行及時有效的恢復處理，確保避雷器安全可靠運行。

4）雖然本次避雷器的故障并不一定是受潮引起，但也不能完全排除這種可能性。特別是B相的避雷器運行狀況實際上是在不斷下降的。檢修人員應加強對歷年數據的跟蹤、分析，發現懷疑有缺陷設備并提出整改建議將狀態檢修的工作理念應用到實際工作中去。

5）針對本次B相避雷器炸毀導致A相避雷器瓷瓶損壞的事件，提出變電所瓷瓶應逐步更換為復合絕緣外套氧化鋅避雷器，減少避雷器爆炸對其它設備的危害。

6）針對近幾年變電所雷擊損壞設備情況較為頻繁，建議對線路與變電所的防雷配合進行重新校驗，特別是垵口、源口、金竹等幾個變電所是否存在避雷線過短、避雷線所在桿塔接地電阻超標嚴重等現象，建議進行徹底排查。

7）裝設脫離器，為防止避雷器爆炸時引起事故擴大，可考慮在每只避雷器的下部安裝脫離器，使避雷器遭受異常電壓作用時，能及時脫離運行電網。

參考文獻

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