摘要：在变电站运行中，避雷器工作的正常与否直接关系到变电站电力设备运行的安全，而且对变电站的运行效益具有十分重要的影响。本文结合某220kV变电站避雷器的保障故障事故，对其出现故障的原因进行了分析，并提出了相应的处理措施。
关键词：避雷器；爆炸故障；分析；处理措施
引言
随着我国社会经济的快速发展，社会对电力的需求日益增加，电力行业也取得了迅猛的发展。在电力系统中，220kV变电站是重要的组成部分，其运行的安全与电网供电的质量及稳定性息息相关，确保其安全运行十分必要。其中，避雷器作为变电站重要的安全保护设施，当出现高电压情况时，可以将电流导入大地，有效保护电力设备。若避雷器出现故障，将会威胁到变电站的运行安全。
1 故障情况
1.1 故障经过
2016年5月18日，天气多云，中午1点20分左右，某变电站内发生巨大响声，现场检查发现220kV变压器本体避雷器A相发生故障，外瓷套和底座有明显电弧喷射烧黑的痕迹。避雷器计数器烧毁破裂，相关保护动作正确，其他设备无异常。故障发生时，所在区域无打雷现象，也没有其它运行操作，可以排除雷电过电压和操作过电压的可能。
1.2 设备参数
高备变高压侧避雷器A相为氧化锌避雷器，于2004年投运，至今运行12年。设备型号为Y10W1-200/520W，额定电压200kV，持续运行电压158kV，直流1mA，参考电压为290kV。
避雷器结构示意图如图1所示。避雷器包括上下法兰和瓷套，瓷套和法兰之间为水泥浇筑，表面结合处为绝缘胶；瓷套内部为避雷器阀柱，阀柱与瓷套之间为隔弧筒，阀柱由氧化锌电阻片、金属支撑杆、绝缘支撑杆、干燥剂等组成；瓷套和法兰之间为密封结构、防爆膜和压力释放装置。
A—压力释放口 B-绝缘卡垫 C-瓷套 D-隔弧筒 E-干燥剂
F-压力释放口 G-上法兰 H-电阻片 I-支撑杆 J-下法兰
图1 单节避雷器本体结构
2 故障原因分析
2.1 现场检查情况
到达现场后仔细检查发现：避雷器泄漏电流表发生炸裂，电流表元件全部烧黑，在避雷器周围四处飞落，仅剩残余表壳。
在避雷器上、下两节的连接处，下节避雷器顶部有局部锈蚀，避雷器外瓷套表面已全部烧黑，上、下节的法兰处均有严重的电弧灼烧痕迹，沿瓷套伞裙边缘，有较为明显的贯穿两极的电弧放电路径。
2.2 解体检查情况
为了进一步明确避雷器故障原因，在现场对避雷器进行解体分析，检查情况如下。
避雷器上、下两节的压力释放口全部顶开，防爆膜全部脱落，且碳化严重。避雷器的排气口（喷弧口）也全部打开，盖板已冲脱且发生变形。拆开避雷器上下端密封板内侧有局部锈蚀痕迹，密封圈有些老化松软，且发现有少量水迹。
避雷器内部隔弧筒表面有明显的树枝状放电痕迹，内壁也有电弧灼伤痕迹，环氧筒端部的纤维材料裸露。
避雷器部分阀片严重碎裂，其中上节避雷器有7个阀片局部碎裂，下节避雷器有10个阀片严重碎裂，5个阀片局部碎裂。内部阀片已全部熏黑，阀片侧面有许多熔点，应该是电弧在阀片表面形成放电通道，熔化阀片表面绝缘材料所致。
2.3 试验报告检查
查阅2014年避雷器直流参数测量数据，如表1所示。三相避雷器绝缘电阻和底座绝缘值均正常，但同其它两项比，A相避雷器的U1mA略微偏小，I0.75U1mA偏大，但未引起试验人员注意。
避雷器近期巡检记录数据，三相泄漏电流为0.9、0.7、0.5mA，也无明显异常。
2.4 原因分析
综合现场勘查和避雷器解体情况进行对本次故障的原因初步分析如下：
（1）故障避雷器发生污闪的可能性很小。根据“干斑理论”，若要发生污闪需电压、湿度、污秽三者同时作用才会形成。那么在故障发生当天天气晴朗，没有雾、雪、雨等天气。根据录波信息，变电站内没有过电压的情况发生，故障避雷器一直承受运行电压。校核避雷器外绝缘，爬电距离为6300mm，爬电比距为28mm/kV，属于d级（旧标准为Ⅲ级）的防污水平，变电站在检修时均会对瓷瓶进行擦拭，且空挂绝缘子等值盐密测量数据为0.064mg/cm2，该区域的污染程度较轻，虽然外绝缘裕度不大，但不至于在晴好天气且无过电压情况下发生污闪事故。
（2）避雷器阀片受潮是本次故障的主要原因。故障避雷器已运行12年，在运行过程中，避雷器阀片长期承受系统运行电压作用，逐渐会产生劣化，当密封圈发生老化致使阀片受潮，阀片受潮后泄漏电流增大又加剧劣化，阀片劣化是一个渐变过程，当达到一定程度后其劣化速度将显著加快，以至于有时通过试验无法发现。当阀片表面因受潮形成电弧放电通道，隔弧筒因电弧灼烧受损；避雷器的压力释放装置的作用是保证避雷器故障时不会引起瓷套爆炸，由于避雷器内部故障后，集聚了大量的能量，高压气体冲破防爆膜，顶开排气口盖板，在避雷器外部排气口间形成电弧，烧黑外瓷套表面，故障电流流入泄漏电流表中，导致表计炸裂。
3 处理措施
针对上述的避雷器故障原因，在日常运维中建议开展以下工作，以提升避雷器运行的可靠性：
（1）建议对同批次的避雷器以及变电站内运行超过10年的避雷器，进行隐患排查，由于设备老旧有些缺陷会发展较快，可能在几个月内就会由微小缺陷发展为故障。根据相关交接预试标准，应开展下列项目试验：①带电避雷器应开展运行中持续电流检测，测量运行电压下的全电流和阻性电流，试验数据的横向与纵向比较均应无明显变化；②避雷器停电时应测试U1mA和I0.75U1mA，U1mA与初值差应小于或等于±5%，I0.75U1mA应小于或等于50μA，且与初值差小于或等于30%，对于不合格的避雷器应立即更换。
（2）建议加强对运行中的避雷器日常巡检工作，及时做好避雷器泄漏电流数值的记录，观察数据变化。同时对现有的泄漏电流表进行检查，并对泄漏电流表计进行校验，更换表壳内受潮和指针不灵敏的表计。
（3）建议定期开展避雷器红外热成像检测，每半年进行一次红外测温及带电测试，在雷雨季节前后应加强巡查，对红外测温及带电测试中发现的数据及误差变化应引起重视，若站内红外成像仪设备陈旧或损坏，应尽快购置新的仪器并安排专人巡检测温。
（4）建议站内对220kV升压站设备的外绝缘进行校核，对于外绝缘配置不足的设备应考虑更换或采取喷涂PRTV涂料的措施。
4 结语
综上所述，避雷器是保障变电站运行安全的重要设施，若出现故障，将会对电力设备的运行安全构成威胁。因此，在变电站运行过程中，相关技术人员要定时对避雷器进行检查，对其中存在的质量问题，采取有效的措施进行解决，同时对出现故障的避雷器，要及时进行处理，从而确保避雷器的正常工作。
参考文献：
[1]一起220kV避雷器爆炸事故的分析[J].张波，张猛.安徽电气工程职业技术学院学报.2013（03）
[2]220kV变电站避雷器故障原因分析及处理措施[J].郝贵敏.河北电力技术.2012（S1）
论文作者:朱洪海
论文发表刊物:《基层建设》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/11
标签：避雷器论文; 故障论文; 变电站论文; 电弧论文; 电压论文; 发生论文; 电流论文; 《基层建设》2017年第24期论文;