氧化鋅避雷器炸裂原因分析及防范措施

陳 飛 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司南京供電段

1 引言

避雷器是一種并聯(lián)在電器設(shè)備上的保護(hù)電器,用來限制過電壓以達(dá)到保護(hù)電氣設(shè)備的目的。所起作用是線路或設(shè)備上人為地制造絕緣薄弱點(diǎn)即間隙裝置，間隙的擊穿電壓比線路或設(shè)備的 雷電沖擊絕緣水平低，在正常運(yùn)行電壓下間隙處于隔離絕 緣狀態(tài)，在過電壓下間隙被擊穿接地，放電降壓起到保護(hù)線 路或設(shè)備絕緣的作用。氧化鋅避雷器具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、通流容量大、重量輕、防爆炸和密封性能好、制造工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，其優(yōu)越性得到使用單位的認(rèn)同，但是氧化鋅避雷器發(fā)生炸裂也是一個(gè)不容忽視的問題，對(duì)此認(rèn)真分析氧化鋅避雷器炸裂成因，并提出有效的防范措施非常有必要，是提高鐵路供電質(zhì)量的有力保障。

2 氧化鋅避雷器組成及工作原理

氧化鋅避雷器是由具有較高的非線性伏-安特性的氧化鋅壓敏電阻片、芯組、絕緣桿、彈簧和硅橡膠復(fù)合外套組成。在正常運(yùn)行狀態(tài)下，具有較高的電阻而呈現(xiàn)絕緣狀態(tài)，通過避雷器的電導(dǎo)電流很小。而在雷電過電壓或其他危害設(shè)備的過電壓作用下，呈現(xiàn)低電阻狀態(tài)，避雷器間隙放電，釋放線路中的過電壓能量，即使通過避雷器的電流達(dá)到數(shù)千安，由于氧化鋅壓敏電阻片的非線性特性，使與避雷器并聯(lián)的電器設(shè)備殘壓仍然很低，被抑制在設(shè)備絕緣的安全值以下，從而有效的保護(hù)了電氣設(shè)備的絕緣，免受過電壓的損害。

3 氧化鋅避雷器炸裂原因分析

3.1 安裝標(biāo)準(zhǔn)不符合要求

安裝氧化鋅避雷器前，應(yīng)先擦去其表面污垢，檢查外部是否完整，是否存在缺陷，內(nèi)部零件應(yīng)牢固可靠，封口處的橡皮膠墊密封良好，安裝時(shí)要保證垂直，偏差不應(yīng)大于高度的15%，連接螺栓要牢固，連接導(dǎo)線應(yīng)盡量短、直，不得松動(dòng)。氧化鋅避雷器表面存在污垢會(huì)引起避雷器外套電壓分布不均而形成閃絡(luò)，使避雷器局部發(fā)熱，工頻放電電壓動(dòng)作負(fù)載能力下降，嚴(yán)重時(shí)在無雷擊、無操作的情況下發(fā)生動(dòng)作，不能熄弧而炸裂。

3.2 避雷器本體質(zhì)量原因

3.2.1 避雷器受潮

避雷器受潮主要是密封不良或漏氣,導(dǎo)致使潮氣或水份侵入。密封性不良的主要原因有：

（1）避雷器的密封劑圈縮小形變的指標(biāo)值達(dá)不到設(shè)計(jì)方案規(guī)定,裝進(jìn)避雷器后,易造成密封性無效,使潮氣或水份侵入；

（2）避雷器的兩邊蓋板生產(chǎn)加工不光滑,有毛刺,將防爆型板戳破造成潮氣或水份侵入;

（3）組裝時(shí)漏裝密封劑圈或?qū)⒎莱眲┐鼔涸诿芊猸h(huán)上,或者密封劑圈偏移,或者沒有將充氮?dú)獾目追馑赖取?/p>

3.2.2 避雷器熱敏電阻片老化

（1）氧化鋅避雷器內(nèi)部熱敏電阻片材質(zhì)和工藝原因?qū)е驴估匣匦圆?，在短時(shí)間內(nèi)避雷器即損壞甚至炸裂；

（2）熱敏電阻片的均一能力差,使電位差遍布不勻稱,運(yùn)行過段時(shí)間后,一部分電阻片會(huì)先老化,造成避雷器參照電壓降低,阻性電流量和輸出功率耗損提升,由于電網(wǎng)電壓不會(huì)改變,而避雷器內(nèi)其他正常的閥片因荷電率升高,承擔(dān)加重,造成老化速率加速,并產(chǎn)生兩極化,造成避雷器產(chǎn)生炸裂。

3.2.3 避雷器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理

（1）一些避雷器生產(chǎn)廠家片面追求重量輕,造成瓷套的干閃、溫閃電壓太低；

（2）固定電阻片的支撐架絕緣性能不良,有的甚至用青殼紙卷電阻片,復(fù)合型絕緣層的擊穿電壓抗壓強(qiáng)度無法符合要求；

（3）熱敏電阻片方波通流容積較小,應(yīng)用在一些場(chǎng)所不相互配合。

3.3 持續(xù)運(yùn)行電壓偏差影響

氧化鋅避雷器的額定電壓是其運(yùn)行特性的一個(gè)重要參數(shù)，也是承受工頻電壓能量的指標(biāo)，通常氧化鋅避雷器的額定電壓應(yīng)在過電壓計(jì)算分析及耐壓承受時(shí)間的特性曲線基礎(chǔ)上，選擇避雷器的額定電壓。當(dāng)運(yùn)行中電壓大于系統(tǒng)承受最高電壓時(shí)，電網(wǎng)上的高次諧波值嚴(yán)重超標(biāo)而避雷器電壓取值又偏低的情況下，會(huì)造成氧化鋅避雷器炸裂。

3.4 外部環(huán)境影響

（1）重污染地區(qū)空氣中粉塵比例較大，會(huì)對(duì)避雷器外護(hù)套造成嚴(yán)重的污染而引起污閃或因污垢在外護(hù)套表面的不均勻，而使沿外護(hù)套表面電流也不均勻分布，導(dǎo)致電阻片的電壓不均勻分布，使流過電阻片的電流較正常時(shí)大1—2個(gè)數(shù)量級(jí),造成附加溫升，使吸收過電壓能力大為降低，也加速了避雷器電阻片的老化。

（2）根據(jù)現(xiàn)行氧化鋅避雷器行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，氧化鋅避雷器可耐受2 次40 KA 雷電流沖擊，在極少數(shù)強(qiáng)對(duì)流惡劣天氣的情況下，雷電擊直擊桿塔，瞬時(shí)雷電流會(huì)超過避雷器的上限耐受電流值，造成避雷器的炸裂。

4 防止氧化鋅避雷器炸裂的措施

4.1 做好避雷器的正確選型

避雷器的選型要慎重，既要保證在較高的操作過電壓及大氣過電壓下安全、可靠動(dòng)作，又要保證在暫態(tài)過電壓下閥片不動(dòng)作，在中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中，避雷器選型須保證2h 單相接地故障時(shí)出現(xiàn)的系統(tǒng)最高過電壓氧化鋅避雷器不動(dòng)作，否則暫態(tài)過電壓長(zhǎng)時(shí)間反復(fù)動(dòng)作至熱崩潰，將造成避雷器炸裂。

4.2 做好避雷器安裝區(qū)域的選擇

在供電線路的架設(shè)和路徑設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)雷擊高發(fā)區(qū)以及土壤電阻率高的區(qū)段盡量避免和減少，一般通風(fēng)口、峽谷口、盆地等部位，都是雷擊的高發(fā)區(qū)，盡量避開這些區(qū)段。避雷器安裝后，必須提供良好的接地裝置，使雷電流能夠迅速的流向大地。

4.3 做好避雷器預(yù)防性試驗(yàn)

避雷器投入運(yùn)行前應(yīng)做預(yù)防性試驗(yàn)：

（1）絕緣電阻試驗(yàn), 使用中的阻值應(yīng)大于2 000 MΩ，非使用中的應(yīng)大于2 500 MΩ；

（2）泄漏電流試驗(yàn)，避雷器U1mA值與初始值或制造廠規(guī)定值比較變化控制在-5%～+5%以內(nèi)，75%U1mA 下的泄漏電流值應(yīng)不大于50 μA。

4.4 做好避雷器運(yùn)行狀態(tài)的檢查

及時(shí)檢查出避雷器及相關(guān)附件的缺陷，也是保證避雷器安全、可靠運(yùn)行的重要措施之一。

（1）避雷器本體外觀檢查：避雷器表面無臟污、無裂紋、無放電痕跡，復(fù)合絕緣子表面無絕緣老化現(xiàn)象，鐵件無銹蝕，封口處橡皮膠墊良好、嚴(yán)密；

（2）避雷器接地線、引線檢查：接地線、引線與各部螺栓連接牢固密實(shí)，表面無銹蝕無斷裂。引線固定線夾無放電痕跡，接觸良好，做好周期性接地電阻測(cè)試，防雷接地電阻小于10 Ω。

（3）除對(duì)避雷器進(jìn)行常規(guī)的檢查外，還可用避雷器監(jiān)測(cè)儀不定期檢測(cè)避雷器的全電流和阻性電流值。

5 結(jié)束語

氧化鋅避雷器是目前最理想的過電壓保護(hù)裝置，已經(jīng)得到廣大用戶的認(rèn)可，但是我們?cè)谶x擇和使用時(shí)應(yīng)注意其特點(diǎn)，根據(jù)各項(xiàng)參數(shù)正確地選擇氧化鋅避雷器，并在運(yùn)行中加強(qiáng)檢查監(jiān)測(cè)，做好日常維護(hù)保養(yǎng)工作，確保避雷器的安全、可靠運(yùn)行。