摘要：过电压保护器是限制雷电过电压和操作过电压的一种先进的保护电器，主要用于保护发电机、变压器、开关、母线、电动机等电气设备的绝缘免受过电压的损害，它具有动作快、伏安特性平坦、残压低、性能稳定、组装维护方便等优点。对于相间和相地过电压都能起到有效的保护作用。但是，当过电压保护器发生爆炸时，对设备的运行和安全生产会造成极大的影响。
关键词：过电压保护器；爆炸；措施
过电压保护器作为电力设备过电压保护的重要原件，在正常运行电压下流过的电流很小，当系统中产生过电压时，其阻值将急剧下降，泄掉过电压，起到保护电力设备不被破坏的作用，但是，某钢铁公司新区区域中心点不接地电力系统中，过电压保护器烧毁爆炸时有发生，有必要对此进行分析，采取必要的检测及相关管理措施加以防范。
一、慨况
某10 kV受电保护动作，循环氨水泵开关柜过电压保护器B相出现接地后爆炸，随即A、C 相电流互感器爆炸，后柜门玻璃炸碎，A、C 相电流互感器有明显内部接线烧损痕迹，同时爆炸点就发生在互感器内部并炸损，导致连接在互感器上的铜牌及固定螺栓炸飞变形。经现场查看测试，发现焦化2# 高配室1# 氨水循环泵10kV 开关柜内A、C 相的电流互感器损坏严重，内部绕组熔断，而B 相电流互感器损坏较轻且测试绝缘良好，接地发生20 分钟后，同变电所供电的原料分厂烧结料场除尘风机柜内的过电压吸收器也是AC 相损坏严重，新区A 高炉喷煤磨机高压柜过电压保护器损坏，造成柜内电流互感器、接地刀、断路器静触头等严重损坏。
二、故原因分析
经现场查看为焦化2# 高配室1# 氨水循环泵10kV开关柜内A、C 相的电流互感器损坏严重，内部绕组熔断，而B 相电流互感器损坏较轻且测试绝缘良好，而且烧结料场除尘风机柜内的过电压吸收器也是AC 相损坏严重。因此可以断定发生此次事故的原因：因焦化2# 高配室1# 氨水循环泵10kV 开关柜内的过电压吸收器B 相绝缘老化而发生B 相接地，引起系统薄弱点烧结料场除尘风机开关柜的过电压吸收器A、C 相击穿短路，由于母线接地现象继续存在，最终造成1# 氨水循环泵10kV 开关柜内的过电压吸收器B 相击穿短路。焦化2# 高配室1# 氨水循环泵10kV 开关柜内的电流互感器变比为50/5，查询该电流互感器短路动稳定电流为18750A、短路热稳定电流为9000A。按照设计规范，开关柜内的电流互感器必须满足系统内最大短路电流的动稳定和热稳定的校核，由于该互感器不满足实际短路情况下短路电流热稳定的数值，过大的短路电流经过电流互感器，造成电流互感器严重发热而烧毁。同时由于系统近区发生短路，发电机向短路点提供短路电流而跳机。
检查发现，由于日常维护过程中没有对焦化2#高配室1# 氨水循环泵10kV 开关柜内的过电压吸收器、电流互感器等高压元器件定期做预防性试验，过电压吸收器绝缘老化和劣化没有被及时发现，造成运行过程中接地短路。日常维护不到位没有及时发现隐患。本次故障过电压保护器发生炸裂现象，其阀片有裂纹，下部发生断裂可以判定损坏是由此原件内部损坏引起，不是因表面灰尘发生放电。
（2）预防性试验的重要作用是通过检测数据对比分析，发现设备老化趋势并提前处置。由于本10kV 系统在中心点不接地系统，当本故障高压柜过电压保护器B 项单项接地，故障点流过系统电容电流，使非故障A、C 相相电压升至线电压，并通过电压互感器中性点接地构成零序回路，同时产生中心点的位移电压，成为振荡电压的等效电源。发生谐振过电压、高频及分频谐振等，给系统内造成更大危害。因现场高压设备预防性试验不能按周期开展，高压设备预防试验数据未分析，是造成此次事故的另一原因。
如在预防性试验过程中发现参数显示性能下降，就可以对比上年度参数做出相应处置。例如：过氧化锌避雷器进行绝缘电阻，直流1mA 电压及70%该电压下的泄漏电流试验，试验数据逐年比较，泄漏电流如果增大，例如泄漏电流由2μA 增大到4μA，说明过电压保护器阀片有老化的迹象，应考虑更换。
（3）由于高压系统保护方式从中心点接地改为中心点不接地后，未通报相关用户，相关单位也没有对系统设备现状进行分析，高压系统改变后，造成电压吸收器及电流互感器选型不能适应改变后的运行方式，是造成此次事故的又一个原因。
三、过电压保护器防治措施
该保护装置即可限制相对地的过电压，也可限制相与相之间的过电压，同时避免了过电压对保护装置本身的损害。氧化锌非线性电阻可以明显地限制过电压的幅值，而不能改变振荡频率和陡度。在频繁操作场所或有大电流侵入场所，由于该非感性电阻过电压吸收能力有限，不宜使用。对于普通型A-C 阻容吸收保护器，接线如图所示，
由于装置自身存在着易过热、寿命短等问题，需要改进，该保护装置在原理和实践上都得到证明[1]，它不仅削弱了谐波对其自身形成的伤害，避免了电阻过热现象，延长保护装置使用寿命，还从根本上降低了操作过电压，降低高频振荡，真正起到了“防病、治病”的作用，更好地保护了设备的绝缘。
1、操作过电压保护装置的选择
（1）真空断路器前后两侧均有操作过电压产生，都应配有A-C 保护器，最好在开关站母线上同时配用MOA 避雷器装置。
（2）对于操作频繁的电动机应装A-C阻容吸收保护器，而操作不频繁的电动机，在无大气过电压条件下，可采用MOA 保护器。
（3）变压器必须配置A-C阻容吸收保护器，使其操作过电压峰值降到1.5 倍以下。
（4）整流电路由于低压侧的电流、电压均为突变的，所以要在高低压侧配阻容吸收保护器。
（5）对于电容电感电路，由于它可能出现高于电源电压峰值6倍的操作过电压，建议装有A-C阻容吸收保护器的同时，也要装有MOA 保护器，这样即可以抑制高频振荡过电压，又可以降低重燃时的操作过电压，在操作任务频繁的电弧炼炉上应采用A-C阻容吸收保护器。
2、防治措施。高压设备设施损坏对电网的正常运行造成巨大破坏，为防止高压事故发生及事故扩大，采取以下措施：制定年度高压过电压吸收器、电流互感器预防性试验计划，会同生产组织实施。加强设备选型管理，提升高压原件等级，根据系统的接地方式及产生过电压选择相关参数。如焦化高配室内的50/5 的电流互感器选型不能保障系统过电压时的安全使用，逐步换成满足中心点不接地的热稳态电流互感器。重视过电压保护器的结构设计、密封和总装环境等，这也是质量安全的决定因素。在使用过程中要使表面不脏污，保持表面洁净。中心点不接地系统，当发生单相接地时，尽快查出故障点并隔离出系统，避免其他原件损坏扩大事故。加强各管理层级对高压设备的监督指导，对高压设备定期清灰紧固、巡检、检修维护及预防性试验、数据分析等系列工作要周期性开展，减少设备隐患对系统设备造成影响。
过电压保护器因其固有的优势性能在电网中得到广泛应用，然而爆炸事故在运行中时有发生。过电压保护器爆炸其重要因素是其阀片外的绝缘材料气密性比高压开关柜内其他原件相对薄弱，因此避免表面脏污是防治措施重点；其次，对预防性试验数据分析要引起足够的重视，对比数据相差20%以上时考虑更换。避免选型不当、运行不当及操作失误等，这些都是保障电网安全运行的重要环节，还需要以严谨认真的科学管理制度加强保障。
参考文献：
[1]杜耀明.FGB 复合式过电压保护器爆炸原因分析[J].电力安全技术2014，11（3）.
[2]段建东，程本国，张玉凤.一起过电压保护器损坏的原因分析[J].中国科技纵横，2015（21）.
[3]谢永书.在电网中运行的真空断路器操作过电压[J].高压电器，2015，（3）：37.
[4]李树庚.氧化锌避雷器限制操作过电压的实验研究[J].电力技术，2015，（7）：47.
[5]陈延镖，陆乃城，王敏杰.钢铁企业电力设计手册（上册）[M].北京：冶金工业出版社.2015.
论文作者:刘昱辰
论文发表刊物:《电力设备》2019年第4期
论文发表时间:2019/7/8
标签：过电压论文; 保护器论文; 柜内论文; 电流论文; 高压论文; 氨水论文; 操作论文; 《电力设备》2019年第4期论文;