一起浪涌保護器引起的變壓器燒毀事故原因分析及應對措施

摘 要：浪涌保護器也叫防雷器，是一種為各種電子設備、儀器儀表、通信線路提供安全防護的電子裝置。當電氣回路或通信線路中因為外界干擾突然產生尖峰電流或電壓時，浪涌保護器能在極短的時間內導通分流，從而避免浪涌對回路中其他設備造成損害。現以一起浪涌保護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，并針對實際情況，對浪涌保護器的日常維護及試驗提出了一些預防性建議。

關鍵詞：浪涌保護器;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發建設管理局南岸干渠配套工程，承擔著向35 kV伴渠線路供電的重要任務，共有兩條35 kV線路向5個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，主要用于附近農業灌溉用電及沿南岸干渠分水閘門工作電源供電。自2018年5月以來，35 kV箱變發生過多次因浪涌保護器運行過程中產生過電壓時不能正常泄荷釋放能量，拉弧導致400 V低壓開關柜電氣設備短路著火而燒毀開關柜的事件，較嚴重的一次事件導致9#箱變內35 kV干式變壓器燒毀，造成了嚴重后果。

1 故障現象及處理過程

2018年5月6日，110 kV薩爾布群變電所運行人員發現35 kV消諧裝置報A相弧光接地故障，后臺測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，隨后供電運行分廠立刻安排線路巡檢人員巡檢線路，在巡檢線路過程中發現35 kV薩格線9#箱變T接處高壓保險A、C相已燒毀掉落且箱變內有黑煙冒出，巡檢人員立即向鞏留縣消防大隊打電話報火警，同時立即將35 kV薩格線停電，組織人員現場開展滅火施救工作。事故現場如圖1所示。

2 事故分析及檢查過程

2018年5月8日試驗研究所組織技術人員對9#箱變柜內過電壓保護器、35 kV進線電纜及戶外進線避雷器進行了預防性試驗，試驗數據均合格。隨后對變壓器高壓繞組絕緣電阻單獨進行了測試（低壓側繞組從外觀看已燒毀未測試），發現變壓器高壓側A、B相繞組絕緣合格，高壓側C相繞組絕緣電阻值為零。現場拆開查看浪涌保護器閥片，并對其進行了絕緣測試，絕緣電阻為零。隨后對9#箱變內設備進行了隔離。

通過現場圖片可以看出此次事故直接原因是400 V低壓側短路引起的電氣火災，從現場查看著火點是低壓400 V浪涌保護器引起的火災事故，間接原因是浪涌保護器在產生過電壓時不能夠正常泄荷釋放能量，拉弧導致短路著火，引起低壓側整個柜子著火，火災引起變壓器低壓側因電氣火災而短路造成事故的擴大，導致變壓器燒毀。

經查詢浪涌保護器資料并與廠家溝通得知，浪涌保護器長時間運行后應進行定期檢查，浪涌保護器正常運行時顯示綠色，產生過電壓釋放能量后無法恢復時顯示紅色（此時浪涌保護器失去作用），此時需更換處理浪涌保護器模塊，南岸干渠箱變自2006年投運以來，未曾對其進行過檢修與維護。

2019年5月，試驗研究所在南岸干渠停水期間對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行測試。這些箱變不是同批次的，所以廠家也不盡相同，質量參差不齊，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#箱變的浪涌保護器壓敏電壓和泄漏電流試驗數據均已超標。咨詢賽普廠家技術人員給出的數據是壓敏電壓合格范圍是558～682 V，泄漏電流的合格范圍≤10 μA。隨后公司運行分廠聯系廠家對已失效及試驗不合格的浪涌吸收器全部進行了更換處理。

3 事故總結

低壓開關柜內的浪涌保護器在檢修維護過程中往往容易被忽視，甚至有人誤以為是免維護的，其實不然，浪涌保護器通常并聯在電氣回路中，浪涌保護器中的壓敏電阻經過長期運行和多次電涌作用后會出現性能下降甚至失效的情況，在帶電情況下，經過多次反復的浪涌電壓沖擊，壓敏電阻會劣化，其閥值電壓會降低，低阻性則逐步加劇，進而導致持續漏電流的產生。隨著漏電流的惡性增加，并且集中注入壓敏電阻內部的薄弱部位，該部位的材料就會逐漸融化，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，就會導致壓敏電阻的熱擊穿，壓敏電阻劣化失效后造成永久導通狀態，無法切斷回路電流，此時壓敏電阻本體溫度持續升高，甚至產生火災危險。由此可見，對于浪涌保護器應定期開展檢修維護工作。

4 應對措施及建議

結合設備運行情況，根據南岸干渠箱變內浪涌保護器事故頻發的現狀，建議南岸干渠箱變采取以下措施以應對壓敏電阻老化失效的問題：

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

（2）加大箱變400 V電氣設備的定期維護及清掃工作，必要時縮短檢修周期。

（3）加強防鼠及防小動物措施，檢查接線是否正確緊固，有無過熱老化、松脫虛接現象，若有則及時更換。

（4）定期檢查分離開關有無動作，是否燒損變形。

（5）定期檢查指示燈，在正常運行或故障時是否指示正確。

（6）定期檢查緊固部件（基座、罩蓋、鉚釘、螺栓），應連接可靠。

（7）每年雷雨季節前應按防雷設備檢測要求由專門機構進行檢測。

（8）定期檢查接地線、接地體連接是否可靠無銹蝕，測量接地電阻是否合格。

（9）建議在浪涌吸收器的進線側裝設空開或熔斷器。

（10）建議廠家在浪涌保護器設計時增加壓敏電阻失效報警功能。

5 結語

浪涌保護器是將瞬間過電壓產生的強大電流對地進行泄放，把瞬間過電壓限制在電氣設備能夠承受的電壓范圍內，使被保護電氣設備不受沖擊電壓沖擊而損壞，在電氣設備過電壓防護過程中起著關鍵作用，但電涌保護器因質量問題或經過多次對大地泄放電流后，電涌保護器內部元件逐漸老化，當內部元件老化到一定程度失效后，此時如果有高能量的沖擊電流或者線路發生工頻故障時，可能會使電涌保護器發生短路事故，最終引發電氣設備火災事故，擴大事故影響范圍。由此可見，技術人員應該嚴格按照浪涌保護器廠家技術及行業有關標準要求，定期認真開展浪涌保護器檢修維護試驗工作，發現內部元件失效立即采取相應措施，保證其性能穩定可靠，真正起到防止過電壓的作用。

[參考文獻]

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收稿日期：2019-12-24

作者簡介：高升（1984—），男，甘肅人，工程師，從事水電站電氣設備高壓試驗、電氣設備絕緣專業技術監督及電能質量專業技術監督工作。