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摘要：本文介绍了复合绝缘金属氧化物避雷器的结构和工作原理，以500kV变电站运行中两起35kV复合绝缘避雷器故障为例，分析了复合绝缘避雷器故障产生的原因，提出了处理预防及尽早发现避雷器缺陷的应对措施。
关键词：复合绝缘 ； 避雷器 ； 故障分析； 维护建议
0.引言
复合绝缘外套避雷器与同等参数下瓷外套避雷器相比具有体积小、重量轻、密封、防爆性能好、易于安装等优点，近年来得到了广泛的应用，尤其是在低电压等级设备或线路上。但是近几年在我单位实际运行中，35kV复合绝缘避雷器先后发生了几起事故。下面结合复合绝缘避雷器的结构特点，分析两起避雷器故障的原因，并提出了以后预防同类事故发生应采取的措施。
1. 复合绝缘金属氧化物避雷器的结构
复合外套金属氧化物避雷器的结构如图1所示：。
图1 复合外套金属氧化物避雷器
复合外套金属氧化物避雷器主要由硅橡胶伞群、绝缘筒、氧化锌阀片、阀片固定部件和电极五部分组成。密封填充胶用作填充绝缘筒与阀片之间的空隙，它通过真空灌注能与绝缘筒、氧化锌阀片的表层以及金属电极良好粘接，消除胶中和结构空隙中的空气。填充胶填满以后， 加温固化成密封固体绝缘，使避雷器内部阀片、绝缘筒、电极形成一个整体，内部没有空腔，也不会发生由于呼吸作用引起潮气进入而降低绝缘的故障。
2.35kV复合绝缘金属氧化物避雷器故障情况
1）S变电站35kV#4母线B相避雷器故障
2015年09月13日，S变电站35kV#4母线B相避雷器泄露电流突然增大，泄露电流为0.5mA，是正常相的2倍，A相、C相避雷器泄露电流为0.23mA。该避雷器型号为YH5WZ-51/134，2012年6月投运。
现场对避雷器进行红外测温，发现B相避雷器温度为22℃，A相、C相避雷器温度为16℃，温差为6℃，B相避雷器存在发热情况。然后测量了三相避雷器的全电流、阻性电流，结果如表一（表中数值均为有效值）。
根据检查情况，B相避雷器泄露电流全电流约为A、C相的2倍左右，B相避雷器的阻性电流约为A、C相的20倍左右。初步判断，避雷器内部受潮，绝缘降低。随即对该相避雷器进行了更换。
解体后发现避雷器内部氧化锌阀片没有压紧弹簧，是通过绝缘筒上下的两个圆柱形端子通过螺纹加以紧固的。避雷器内部密封不良，在避雷器内部氧化锌阀片的金属垫高件内壁上有水珠，阀片有受潮痕迹。
进一步解体发现，避雷器顶端的有机复合物厚度很薄，约2mm，避雷器底部的有机复合物厚度很厚，约8mm。上部复合绝缘太薄有破损，水分从破损处进入避雷器内部（如图2），在绝缘筒与电极之间是螺纹接触的，不能完全将阻止水汽进入，从而造成水分从避雷器顶部电极与复合绝缘外套的破损部位进入避雷器内部，致使阀片受潮。
图2 避雷器顶部绝缘较薄破损
2）W变电站#3主变低压侧避雷器异响
2015年6月19日19时30分，W变电站500kV3号主变投运后巡视中发现主变低压侧35kV避雷器C相有轻微的嗡嗡声，避雷器三相计数器泄漏电流基本相同为0.5mA，但避雷器C相计数器有轻微晃动。现场根据声音判断异响为主变低压侧避雷器C相内部发出，怀疑其内部存在缺陷，随即进行了更换。
故障避雷器的型号为YH10WZ-51/134，解体之前对避雷器进行试验，避雷器直流参数合格，交流参数不稳定，局放量较大（AC相局放量均为0.5pc）（GB11032要求：避雷器在1.05倍持续运行电压下的内部局部放电量应不大于50pC）
解体后发现避雷器顶部弹簧压紧不严，导致底部的电极与金属垫高件没有压紧，在注入硅胶过程中，进入了硅胶（如图3），使得底部的电极与金属垫高件之间未完全接触，接触面存在一层硅胶，投运后，电极与金属垫高件之间放电导致异响，造成避雷器的泄漏电流数值不稳定。
图3 避雷器底部金属垫高件上存在硅胶
3.避雷器缺陷及故障原因分析
S变电站避雷器故障的原因是：厂家在对绝缘筒进行有机复合物浇筑时，由于工人疏忽，浇筑时定位发生偏斜，导致该避雷器顶部有机复合物厚度小，底部厚度大，从而避雷器顶部绝缘容易损坏后进水。
W变电站的避雷器故障原因为：避雷器在安装时工艺控制不严，避雷器内部压紧弹簧安装不正，造成底部金属垫高件与电极之间接触不严，在真空注胶过程中，硅胶进入金属垫高件与电极之间，造成接触不良，在投运后发生放电产生异响。另外，厂家未按照GB 11032-89《交流无间隙金属氧化物避雷器》 “额定电压2.3kV及以上的避雷器应测定局部放电量，避雷器在1.05倍持续运行电压下的内部局部放电量应不大于50pC” 的要求，出厂试验并未进行局部放电试验。造成缺陷未在出厂前发现。
通过对这两起35kV避雷器缺陷的原因分析不难发现复合外套避雷器虽然有体积小、重量轻、密封、防爆性能好、易于安装等优点，但是如果厂家制造工艺控制不严，出厂试验把关不严，很容易造成避雷器的故障。
4.应对措施
要避免上述避雷器的故障，必须加强制造厂家工艺质量的控制，尤其要注意避雷器内部注胶及外部复合绝缘浇注的工艺控制，同时应加强出厂试验把关，现场验收时注意对出厂试验报告的检查。
变电站运行过程中注意对避雷器的运行巡视和泄漏电流的监测。
1）加强对在线监测避雷器泄漏电流的巡视。若发现泄漏电流增长>10%；或三相泄漏电流数值差>20%；或指针抖动，应立即上报严重缺陷。
2）及时处理监测仪损坏、避雷器底座绝缘不良等影响泄漏电流监测的缺陷，且在缺陷处理前应缩短带电测试周期。
3)加强红外精确测温工作。红外热像仪能非接触地精确测量物体表面温度分布图像。更容易的发现故障部位，应特别注意避雷器中间法兰的温度测量、相间温差的比较。当相间或同相各节问温差≥3℃，应视为严重缺陷上报分析处理。在实际测量操作中，需根据避雷器的运行平均温度，设定红外热像仪感温范围，使成像更清晰，更容易发现温度异常部位。
5.结语
通过对两起35kV复合绝缘金属氧化物避雷器故障的分析，说明要预防避雷器故障，必须标本兼治。避雷器投入运行前的质量控制是保障安全运行的基础。运行中的巡视和监测，运行数据的积累和比较分析，是及早发现缺陷，防止事故的发生的必要手段。
参考文献
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[2] 吕明，罗毅，杨旭,等．110kV复合外套金属氧化物避雷器故障分析．华北电力技术，2009，12：40-43．
[3]俞震华，氧化锌避雷器故障分析及性能判断方法.电力建设.2010，11：89-93
张宁 1980年生，工程师，华北电力大学硕士，从事超高压电网的维护工作。
论文作者:张宁
论文发表刊物:《电力设备》2016年第14期
论文发表时间:2016/10/11
标签：避雷器论文; 电流论文; 金属论文; 电极论文; 故障论文; 氧化物论文; 变电站论文; 《电力设备》2016年第14期论文;