一起10kVPT柜避雷器爆炸原因分析

王亞芳 楊丙寅 張 磊

（寧夏吳忠供電局，寧夏 吳忠 751100）

1 事故概況

2011年4月6日晚，某110kV 變電站10kVΙ段母線避雷器爆炸，導(dǎo)致母線分段開關(guān)動作，主變進(jìn)線開關(guān)動作，現(xiàn)場初步檢查發(fā)現(xiàn)該變電站10kV母線失壓，51-9PT 柜柜門已被炸開?？刂苹芈范尉€已全部燒毀，線芯裸露。51-9PT 柜柜內(nèi)，PT 小車上避雷器已全部燒毀。將51-9PT 小車?yán)龉裢鈾z查，PT 一次保險完好，無燒斷現(xiàn)象；PT 良好，無燒損、裂紋現(xiàn)象；避雷器A 相已全部燒毀，B、C兩相均不同程度燒損。

2 避雷器爆炸原因分析

（1）針對以上案例分析，A 相避雷器炸毀，B、C 相主體殘存，該間隔避雷器選用的是某廠生產(chǎn)的型號為：HY5WZ1-17/45 型避雷器，具體參數(shù)為合成絕緣型氧化鋅無間隙避雷器，標(biāo)稱電流5kA，額定電壓17kV，殘壓為45kV，設(shè)備參數(shù)滿足運(yùn)行要求。

（2）事故發(fā)生后，將殘余的B、C 相避雷器（方便起見，分別編號為#1、#2 試品，下同）同另一只性能良好的避雷器（編號#3 試品，下同）安排交流耐壓試驗，交流溫升試驗，直流泄漏電流測試實驗，試驗結(jié)果如下表所示。

首先進(jìn)行了耐壓試驗，并用紅外成像儀監(jiān)測試品加壓后溫度的變化，試驗結(jié)果如表1所示。

表1 交流耐壓試驗時的發(fā)熱情況

完成耐壓試驗后，進(jìn)行溫升試驗，并用紅外成像儀記錄試品溫度變化，試驗結(jié)果如表2所示。

表2 交流耐壓溫升對比試驗結(jié)果

完成溫升試驗后，進(jìn)行直流泄漏電流測試試驗，用微安表或者毫安表監(jiān)測泄漏電流值，試驗結(jié)果如表3所示。

表3 直流泄漏電流測試試驗

試驗表明，#1、#2 試品避雷器在額定工作電壓（5.8kV）已經(jīng)發(fā)熱，隨著電壓的升高，發(fā)熱現(xiàn)象會加劇并出現(xiàn)冒煙，且泄漏電流急劇增大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過允許值，而電流的熱效應(yīng)導(dǎo)致半導(dǎo)體工作性能惡化；交流溫升試驗表明，故障避雷器發(fā)熱明顯，眾所周知，熱能的積聚而不能盡快散熱將導(dǎo)致爆炸現(xiàn)象的發(fā)生。

完成直流泄漏試驗后，試驗人員解體了#1 試品故障避雷器，并同#3 試品避雷器做了比較，具體情況見表4。

通過圖片對比發(fā)現(xiàn)，#3 試品避雷器制造工藝良好，其閥芯外包有玻璃纖維樹脂，構(gòu)成避雷器內(nèi)絕緣，并增強(qiáng)避雷器的機(jī)械強(qiáng)度。同時，玻璃纖維樹脂和硅橡膠外套是用粘合劑粘合在一起，以防止絕緣受潮（有的直接在玻璃纖維樹脂外澆注復(fù)合絕緣外套）。#1 試品故障避雷器頂端密封不嚴(yán)，硅橡膠外套與閥體之間粘合不嚴(yán)，有明顯空隙，長期運(yùn)行必然受潮；同時，閥芯外部為瓷制品，解體后發(fā)現(xiàn)瓷套多處斷裂，閥芯已斷成多節(jié)，已經(jīng)嚴(yán)重老化，不滿足運(yùn)行要求。

表4 故障避雷器與性能良好的避雷器解體對比檢查

3 事故分析

根據(jù)事故后電氣試驗數(shù)據(jù)，結(jié)合解體試驗結(jié)果，可以判斷PT 柜內(nèi)避雷器爆炸事故發(fā)生的原因，由于A 相避雷器與B 相、C 相避雷器屬于同一廠家同一批次產(chǎn)品，其性能應(yīng)具有一致性。此次故障發(fā)生的過程可描述如下：由于該批次避雷器設(shè)計技術(shù)和制造工藝的原因致使產(chǎn)品不滿足長期穩(wěn)定運(yùn)行要求，導(dǎo)致該批次避雷器在運(yùn)行中受潮并發(fā)熱。隨著運(yùn)行時間的推移，避雷器不斷老化，其性能不斷惡化，避雷器耐壓能力下降，泄漏電流增大，在單相（C 相）接地故障發(fā)生時，非接地相（A 相、B 相）承受電壓上升至線電壓，耐壓能力下降更嚴(yán)重的A相避雷器泄漏電流不斷增大，直至過熱發(fā)生爆炸，造成永久性金屬接地。

4 預(yù)防措施

針對本次設(shè)備事故，為了防止類似事件的再次發(fā)生，應(yīng)做好以下事故防范措施：

1）正確選擇氧化鋅避雷器，這是保證其可靠運(yùn)行的重要因素，首先要選責(zé)質(zhì)量和信譽(yù)好的產(chǎn)品。為保證運(yùn)行在中性點不接地系統(tǒng)中的氧化鋅避雷器不被擊穿可選用防爆自動脫離避雷器，如型號為YH5WS-17/50SPE 型。

2）在變電站內(nèi)安裝故障錄波器，及時準(zhǔn)確的記錄各項電壓事件，避免故障發(fā)生后數(shù)據(jù)分析的被動局面。