试析金属氧化物避雷器故障及防范

试析金属氧化物避雷器故障及防范

谢玮洁

广东电网汕头局，广东 汕头 515000

摘要：MOA具有通流容量大、动作反应快、保护性能好、结构简单等优点，因而逐渐取代了其他类型的避雷器，普遍应用在电力系统的各个环节，成为电力系统中过电压防护的主要设备。避雷器能否可靠运行是影响电力系统安全稳定运行的一个重要因素，故障发生后对故障原因进行测底的排查、分析是电力系统故障处理的重要环节。

关键词：金属氧化物；避雷器；故障；分析

1导言

金属氧化物避雷器运行中，环境污染和潮湿对其都有影响，电阻片受潮后很容易老化，造成温度异常升高甚至发生爆炸，所以应对金属氧化物避雷器定期进行预防性试验。金属氧化物避雷器现场进行直流试验与出厂试验有所不同，出厂试验可在洁净和干燥环境中单独试验各个避雷器单元，而现场不但环境情况比较复杂，而且还有加压接线的方式，都会一定程度上影响测量的结果，致使测量不准确，甚至会导致误判情况出现。

2金属氧化物避雷器的特点及工作原理

2.1特点

金属氧化物避雷器的非线性电阻阀片主要成分是氧化锌，氧化锌的电阻片具有极为优越的非线性特性。正常工作电压下其电阻值很高，实际上相当于一个绝缘体，而在过电压作用下，电阻片的电阻很小，残压很低。但正常工作电压下，由于阀片长期承受工频电压作用而产生劣化，引起电阻特性的变化，导致流过阀片的泄漏电流的增加。电流中的阻性分量急剧增加，会使阀片上温度上升而发生热崩溃，严重时，甚至引起避雷器的爆炸事故。依照《金属氧化物避雷器通用技术规范》规定，金属氧化物避雷器的检测项目共六项，分别为一是绝缘电阻；二是直流U1mA及0.75U1mA下的泄漏电流；三是运行电压下的交流泄漏电流；四是工频参考电流下的工频参考电压；五是底座绝缘电阻；六是检查放电计数器动作情况。

2.2工作原理

金属氧化物避雷器又称金属氧化锌避雷器，它是七十年代初期出现的新型避雷器，迄今为止，在我国电网中已广泛应用。它与普通阀型避雷器的主要区别在于阀片材料不同，普通阀型避雷器的阀片材料是碳化硅，而金属氧化物避雷器的阀片材料是由半导体氧化锌和其他金属氧化物在高温下烧结而成。氧化锌阀片又称压敏电阻，具有比碳化硅更优良和更理想的非线性电阻特性。在系统运行电压下，它的电阻很大，通过的电流很小，阻性分量仅为10-15uA左右，这样小的电流不会烧坏阀片，因此可以不用串联间隙来隔离工频运行电压;当电压升高时，它的电阻变得很小，可以通过大电流，残压也很低，使设备得到保护，而过电压消失之后，它又恢复原状

3金属氧化物避雷器故障的检查

3.1避雷器故障的基本情况

金属氧化物避雷器安装于电力系统的Ⅰ线高压电抗器上，在故障发生前，避雷器已经正常运行两年，且无任何故障。相关工作人员在对避雷器故障进行检测前，已经排除因其它电气设备故障问题而导致的避雷器故障因素。

3.2现场检查

经相关工作人员的现场勘查，发现安装的金属氧化物避雷器检测器已经出现损坏，该避雷器的内部元件从表盘处发生脱落；避雷器压力释放装置在动作后，会有脱落的防爆板碎片散落在地面。其次，工作人员在避雷器的第二节瓷套表表面发现了裂缝，瓷套伞裙出现轻微断裂掉落，其余避雷器瓷套则表面完好，无开裂现象。且避雷器瓷套外部除去喷弧口处的电弧放电痕迹，其余部位均无任何放电痕迹，据此可以排除沿面闪络的情况。

3.3避雷器解体检查情况

当避雷器外部故障问题排除后，为更好的明确避雷器故障的产生原因，需要对避雷器进行解体检查。由于第二节避雷器瓷套出现开裂，容易在更换过程中碎成多段，因此首先从第二节瓷套开始解体，在其余瓷套外部整体均完好，且不存在闪络痕迹和裂纹的情况下，可以推断出避雷器在运行的过程中出现了受力不均，如此才会让第二节瓷套出现裂缝。工作人员沿裂纹分布方向敲碎第二节瓷套，对内部弧筒部分进行观察，发现隔弧筒烧蚀严重、裂纹断面存在尘土沉积痕、水渍浸染的痕迹，且沉积痕迹非常明显。其次，在检查避雷器瓷套顶部和底部的盖板与密封装置的情况后，发现盖板上的密封圈较为完整，密封橡胶圈状况良好，密封面无任何腐蚀和老化，也不存在任何异常情况，说明避雷器内部受潮是因为瓷套破裂导致的。最后，当在对避雷器的阀片进行检查后，发现阀片断面有许多因受潮而导致的水渍痕迹，这表明阀片受潮情况严重，用探测仪进一步检测后，确定避雷器内部未有因大电流通过而造成的阀片损毁迹象；其余避雷器在将完好瓷套解体后，发现了类似情况，虽然其隔弧筒表面存在熏黑痕迹，但内部也未见电弧烧蚀痕迹，其阀片也未出现因热崩溃而导致的部分阀片开裂。

3.4避雷器试验情况

电厂在检测出避雷器故障后，对其余安装的金属氧化物避雷器进行了测试，测试内容主要包括泄漏电流测试、绝缘体电阻测试以及直流电压测试等。在多次的反复测验中，除直流电压测试数据略微与正常测试数据有微偏差，但仍在合理变化范围内外，其余测试项目检测结果全部合格。

4故障防范措施

通常情况下，故障的预防措施主要是包括了以下几个方面：一是加强避雷器带电检测工作。二是加强在网避雷器性能检查工作。消除安全隐患。三是加强避雷器监测器管理工作。对存在不良工况的监测器予以及时处理。四是加强成品出厂后的管理工作。加强成品出厂后存放、运输、以及安装环节的质量管控。

4.1做好避雷器的安装工作

在避雷器的安装过程中，要对避雷器的几节瓷套加以保护，防止因安装不当而导致的瓷套破裂，避免避雷器内部元件受潮；当避雷器安装完毕后，要定期对避雷器瓷套的完整性进行检查，防止水蒸气入侵避雷器内部。

4.2做好避雷器的检测工作

在实际的电力系统运行中，要做好金属氧化物避雷器的带电检查工作，加强对金属氧化物避雷器的性能检查，做到有问题及时发现及时解决，从源头上消除安全隐患，防止避雷器发生故障。同时，加强对避雷器检测器的管理工作，对避雷器运行中存在的不良工况进行及时处理。

4.3加强对避雷器质量的管控

避雷器受材质影响，对环境和运输要求较高，因此避雷器成品在出厂后，需要就后续存放、运输及安装环境的质量管理进行严格把控，以防止对避雷器质量造成损坏。

4.4加强设备选型管理

提升避雷器等级，在同一个变电站的同一电压侧，线路型避雷器和母线型避雷器的额定电压是不同的；在同一电压等级的系统中，接于相对地间的避雷器与接于相对相问的避雷器，其额定电压也是不同的。应根据系统的接地方式及产生的工频过电压选择避雷器额定电压。加强电网谐波的治理力度，加强对线路的巡视，加强对用户大型设备的管理，督促其进行定期巡视维护，减少因客户设备原因对系统设备造成的影响。

5结论

在金属氧化物避雷器故障排查和故障防范上，要保障避雷器的质量，同时做好相关的故障检测工作，降低避雷器故障的发生概率，最终维护电力系统的正常运行。

参考文献：

[1]唐邦义,马众,赵海鹏,马永吉,周刚捷,金立军.高压金属氧化物避雷器微正压仿真及其监测数据处理技术[J].电工技术,2020(13):141-144.

[2]王燕,蒋逸雯,李黎,魏东亮,薛峰,谢建容.多源异构数据融合的避雷器运行状态评价方法[J/OL].电测与仪表:1-8[2020-08-24].

[3]钱叶牛,王志勇,冯洋,孙永文,孙小虎.金属氧化物避雷器缺陷的联合检测与状态检修[J/OL].山东农业大学学报(自然科学版):1-4[2020-08-24].

[4]马永福,李秋阳,马文强,杨韬辉,马骥,杨洪易,刘敬之,马志青,尹生得.一起110 kV复合外套金属氧化物避雷器爆炸事故分析[J].青海电力,2020,39(02):61-65.

[5]任大江,叶海鹏,李建萍,刘泽宇,闫斌斌.一起500 kV金属氧化锌避雷器故障原因分析[J].电瓷避雷器,2020(03):127-132.