（广东电网有限责任公司河源供电局 广东河源 517000）
摘要：文章通过一起110 kV避雷器故障进行了深入分析，分析故障原因为避雷器密封结构不良，运行中内部受潮，最终导致避雷器热击穿，并提出处理措施。
关键词：110 kV；避雷器；运行；故障；措施
引言
避雷器由于其工作的特殊性，对运行的环境要求比较高。例如当避雷器表面受到污染或内部受潮时，会改变避雷器内部的特性，从而影响通过的电流大小。当某一次通过避雷器的电流较强时，就会加剧避雷器的损坏速度，从而对避雷器造成无法修复的损坏。下文通过一起110 kV 避雷器故障案例分析故障原因及处理措施。
1 变电站运行概况
2016 年 2 月 27 日某供电局 220 kV 某变电站110 kV某线路开关过流零序I段动作跳闸，检查发现线路对侧110 kV变电站该线路B相入口避雷器绝缘击穿炸毁。故障避雷器型号为HY10WZ-108/281，额定电压 108 kV，持续运行电压 84 kV，为某公司2012年7月产品，2013年投运。故障前该110 kV线路220 kV变电站侧接110 kV II母运行，110 kV变电站侧线路开关热备用。故障发生时该地区小雨转阴，查询雷电定位系统，故障发生前后该线路走廊无雷电活动，线路无异常、无操作。
2 现场检查试验及解体情况
2.1 故障现场检查情况
故障发生后，现场检查发现B相避雷器内部绝缘击穿，复合绝缘外套破损，外部可见明显烧灼痕迹，且避雷器顶部接线断开，顶部电极及部分阀片迸出。
2.2 故障前后试验情况
该组避雷器在2014年5月进行首检，U1mA（直流1 mA电压）、75%U1mA下的泄漏电流、底座绝缘电阻检测、放电计数器功能检查结果均合格，且与初始值比较无明显偏差；2015年3月进行了运行中持续电流检测，检测结果合格；2013年1月1日红外检测也未发现异常。
故障后2月28日对该线路入口避雷器进行及在75%U1mA下的泄漏电流测量、绝缘电阻测量、放电计数器功能检查，A、C相试验结果合格，B相绝缘已击穿，且放电计数器不动作。
2.3 避雷器泄漏电流在线监测情况
自投运以来，该线路入口避雷器A、C两相泄漏电流均在0.5~0.6 mA左右，B相在2012年10月份之前泄漏电流显示也在0.5~0.6 mA左右，但在2015年10月21日开始泄漏电流显示增大，达到1.5 mA，此后B相泄漏电流显示较A、C两相大。该供电局发现B相泄漏电流超标后，未开展诊断试验分析，盲目判断为表计缺陷，于2016年1月14日，更换了B相避雷器在线泄漏电流表。更换表计后一段时间内数据正常，但在2月21日巡视发现，B相泄漏电流偏大到1 mA，此时该供电局仍未开展诊断试验分析工作，2月27日避雷器绝缘击穿。
2.4 设备解体情况
为了更进一步分析确认该避雷器绝缘击穿原因，对该避雷器进行了解体检查，检查情况如下：
1）避雷器绝缘筒内部阀片及电极表面自上而下均已烧黑。
2）避雷器顶部绝缘筒已烧穿，顶部接线端子、电极及部分阀片已脱离避雷器，如图1所示。
图3 避雷器底部绝缘垫块烧黑情况
7）查看避雷器底部，底部绝缘筒，发现底部绝缘筒有部分发黄水渍，且其中一个连接螺杆顶部有水迹（注：避雷器底部通过3个螺杆将避雷器固定在底部法兰上，螺杆将底部法兰、硅橡胶外套、绝缘筒连接起来），用手触摸底部包裹电极的网状无纬带，有受潮湿润感。
3 故障原因分析
3.1 设备结构分析
该避雷器主要由硅橡胶复合外套、绝缘筒、氧化锌非线性电阻片（以下简称“阀片”）组成，先将阀片叠装成芯体，封装于绝缘筒内，最后采用一次压制工艺将其密封于硅橡胶体内，形成整体避雷器。其中绝缘筒使用两种绝缘材料，最里层包裹阀片的绝缘材料为网状无纬带（环氧树脂无碱玻璃丝带），网状无纬带外面包裹白色的SMC复合材料。避雷器结构、各部分材质及尺寸如图4所示。
1. 硅橡胶外套（材质：硅橡胶、厚度：6 mm）
2. 无间隙避雷器芯体
3. 电极（材质：钢镀锌、规格：φ35×35）
4. 接线端子（材质：钢镀锌、规格：φ30×75）
5. 氧化锌非线性电阻片（材质：氧化锌、规格：φ60×23）
6. 接地螺栓（材质：不锈钢、规格：φ12×90）
7. 绝缘垫块（材质：瓷、规格：φ60×20）
8. 底座法兰（材质：铸钢、规格：φ100×65）
9. 导电块（材质：铝、规格：φ60×260）
图4 110 kV入口避雷器结构
该避雷器密封结构：从避雷器的产品结构图和避雷器现场照片看出，避雷器顶部接线端子与避雷器内部仅靠复合外套螺纹密封，无其它密封元件，若顶部密封不严则潮气可从顶部进入沿绝缘筒内壁往下渗透；避雷器装设在线监测表计处、以及底部均在复合外套和内部绝缘筒上直接开孔装设螺栓用于引出接线柱和固定，无其他密封措施。
该避雷器阀片及电极布置情况：避雷器器高为1 190 mm，避雷器绝缘筒内首尾两端布置金属电极，其中顶部电极为圆锥形（故障发生时已迸出避雷器本体），底部电极为圆柱形，两电极中间布置大约38片金属氧化物阀片，阀片表面镀有一层铝膜。
3.2 故障原因分析
根据避雷器运行中泄漏电流的异常情况、故障后解体情况以及该避雷器结构特点等，综合分析如下：
1）B相避雷器绝缘击穿前该线路运行在空载状态，线路无异常、无操作，线路走廊无雷电活动，不存在操作过电压和雷击过电压的冲击情况。该线路为110 kV线路，线路全长仅20.568 km，其末端电压升高很小，对避雷器运行应无影响。因此，可排除因过电压作用导致避雷器损坏的可能性。
2）阀片表面出现大量白斑，是明显的受潮迹象。阀片表面的镀铝层，在受潮情况下生成相关的铝化合物，在避雷器发生绝缘击穿时，铝化合物烧蚀产生白斑。
3）避雷器密封结构不可靠，分析潮气是由顶部侵入。避雷器顶部接线端子、下部接地端子、底部固定螺栓在绝缘筒上开孔安装，与避雷器内部仅靠复合外套螺纹密封，无其它密封措施。在户外运行条件下，当温度变化时，由于金属、绝缘外套、硅橡胶的膨胀系数不同，易发生密封不良而导致进水受潮的情况。从故障损坏的情况来看，避雷器顶部、中部破坏严重，分析潮气是由顶部侵入。
4）运行电压下泄漏电流反复变化原因是内部绝缘受潮。2015年10月，B相泄漏电流增大，达其它两相的250%，12月泄漏电流有所下降。2016年1月14日，更换表计后，泄漏电流显示正常，但在2月21日，泄漏电流又开始增大，达其它两相的160%。2016年2月27日，该地区小雨转阴，避雷器绝缘击穿。泄漏电流大小出现反复变化，在数据真实的前提下，结合当时的气候条件分析，可能与雨季后受潮严重，冬季干燥但气温低，避雷器内部的潮气在阀片表面、网状玻璃丝带、SMC复合绝缘材料之间发生迁移有关。
综上所述，分析本次故障原因是避雷器密封结构不良，潮气由顶部侵入，导致内部受潮，最终绝缘击穿。
4 结论
避雷器绝缘性能下降的主要原因是密封不良或漏气，使潮气或水分侵入。密封不良及制造过程中带入潮气，金属氧化物避雷器的密封胶圈、密封垫在短时间内变质，上层密封圈不良引起内部受潮所致，或采用的密封材料抗老化性能不稳定，在温差变化较大时失效，造成运行中密封遭破坏，导致密封不良，使潮气或水分浸入，加速了电阻片的劣化而引起损坏。
为了提高避雷器安全运行，应注意以下问题：制造厂家要注重提高产品质量、高度重视金属氧化物避雷器的结构设计、密封、总装环境等决定质量的因素；专业技术人员要采用综合监测法加强对 MOA 的运行管理，作为预防性试验的停电检测是必不可少的。目前对 MOA 定期检测时间间隔较长，而其在运行过程中一旦出现问题则故障发展的很快，使得我们防不胜防，类似的事故已有多起。因此，将带电检测、在线监测与停电测试、红外测试等相结合，加强对运行中避雷器的跟踪，定期用红外线热成像仪对避雷器进行红外线测温，定期测量避雷器运行电压下阻性分量，以综合判断运行中的 MOA 的绝缘状况，降低 MOA 事故的发生率。
参考文献：
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[2] 李谦，汤振鹏. 一起110 kV 避雷器事故分析及引发对线路终端避雷器运行管理的思考[J].电瓷避雷器，2012（4）：49-53.
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[4] 熊泰昌． 电力避雷器［M］． 北京：水利电力出版社，2013．
论文作者:叶伟民
论文发表刊物:《河南电力》2018年14期
论文发表时间:2018/12/28
标签：避雷器论文; 电流论文; 故障论文; 电极论文; 潮气论文; 线路论文; 情况论文; 《河南电力》2018年14期论文;