10 kV配电用避雷器故障分析

李怡，张巍

（国网新乡供电公司，河南新乡453000)

10 kV配电用避雷器故障分析

李怡，张巍

（国网新乡供电公司，河南新乡453000)

10 kV配电线路避雷器是不是能够可靠地运行，影响着电力系统安全。为了对这种避雷器故障情况进行研究，以某地避雷器的故障有关数据为例，从污闪以及避雷器质量这些方面进行了系统研究。

避雷器；故障；裂纹；受潮；雷电

引言

为了防止配电设备因为雷电过电压的因素而造成损坏，甚至发生事故，配电用避雷器已经大批量地被使用于各地的10 kV配电网。避雷器能不能做到既可靠又安全运行，不管是对于电力系统的安全，还是对电网的经济运行，都有很大影响。

1 对于避雷器故障的分析

根据相关统计数据，一般的避雷器故障有三类：第一类为由阀片侧面的高阻层裂纹所造成导致的故障；第二类为由避雷器内部受潮而导致的故障；第三类为由雷电冲击电流导致的故障[1]。下面，笔者将分别地针对上述这些故障，在对典型的实例进行有机结合的基础上，做详尽分析。

1.1 由阀片侧面高阻层裂纹所导致的故障

1.1.1 高阻层裂纹故障典型例子

2015年9月29日，在南方某地发生了一起避雷器被击穿故障。事故后，相关维修人员对避雷器实施了解体击穿，他们发现，其内部并没有一般想象中的金属锈蚀，也未见阀片内部以及喷铝面的放电现象。不过，他们还是在阀片侧面发现了电弧通道。更重要的是，有关维修人员还在避雷器侧面绝缘层发现了非常微细的裂纹。经分析，正是这些裂纹，使得避雷器绝缘强度被大大地降低，最终造成了被击穿的后果。

1.1.2 高阻层裂纹原因分析

就避雷器绝缘釉而言，其中的高阻层，是可以用一种涂料充当的，这样的涂料必须是有机材料所配制。就侧面绝缘层而言，实际上为高温烧结而成的。在某些情况下，这样的绝缘釉是有可能有细微裂纹出现的，这就是两种热膨胀系数的差异过大：一个是阀片的，另一个是高阻尼的。这种裂纹的出现，会导致避雷器的绝缘釉产生强度降低的后果。这样的后果带来的是过电压下会发生闪络现象。而正是这样的现象，直接造成了故障的发生。这是因为，避雷器的制作中，一定是要将雷器阀片和外绝缘筒之间的空腔消除掉，其所用材料为温度比较高的注胶。由此带来的后果是：就避雷器阀片而言，它和侧面高阻层热膨胀系数之间，由于注胶而来了的较大差异，而所有的问题，就是以此为根源的。

1.2 对于避雷器内部受潮所导致故障的分析

1.2.1 内部受潮故障典型例子

2014年8月3日，雷雨的天气，针对北方某地出现10 kV长沟线发生接地故障这一情况，相关维修人员进行了仔细的排查。在他们仔细巡线的过程里面，避雷器被发现已经击穿了。就线路重新送电而言，在维修人员快速地将避雷器予以更换之后，取得了圆满成功。在破裂的阀片，实际上也就是硅橡胶的外套的侧面，可以发现有着非常明显的闪络痕迹[2]。这一点，在故障避雷器被拆解之后，可以看得更加明显。阀片之中，锈蚀的现象其实是出现于内部金属件上面的。不过，放电踪迹是没有在阀片喷铝面出现的。无论是阀片破裂，还是其破碎并没有如想象的那样发生。这也雄辩地说明了这样的一个事实：就阀片本身而言，从来就并未有劣化的现象出现过。这是因为，在劣化现象发生的情况下，避雷器击穿的样子是跟这个完全不一样的。如果是劣化了，就不应该表现为侧闪，而是表现为阀片的爆炸。避雷器阀片，在本文所举的例子里面，实际上是跟绝缘筒之间，有着气隙存在着的。正因为如此，潮湿的空气就更加地易于进入。在专业人员看来，在空腔的呼吸作用之下，沿着阀片的侧面，就发生了闪络。而在过电压作用之下，电弧通道就会自然而然地形成了。

1.2.2 对于避雷器内部受潮原因的分析

造成避雷器自身质量问题的，实际上为它的内部受潮。如果对这种现象进行根源上的探索，我们会发现这几个方面的情况：首先，在避雷器的生产过程里面，密封是在生产与装配的过程中进行的，而安装环境湿度超标，就会导致密封前的有关器件的潮湿。其次，就部分潮气而言，既有可能滞留在阀片上，也有可能滞留在内部零部件上面，而烘干的不彻底，正是这些潮气没有得到消除的根本原因。第三，无论是在装配时候的密封圈漏放和放偏，还是有杂物在密封圈与瓷套密封封面之间而没有得到完全清除，都有可能造成影响，使得避雷器内部受潮。

1.3 对于雷电冲击电流导致的故障分析

1.3.1 典型的雷电冲击导致的故障事例

2016年6月30日，在北方某地供电公司所辖的一个地方，发生了10 kV铁粉线路发生接地的故障。相关的维修人员迅速到位，进行故障排除和原因分析。这之中，大家在巡线中，经过检查，发现了1个避雷器已经完全爆裂。在有关的维修人员对这条线路进行了快速的避雷器的更换之后，所进行的一次性的送电，立即取得了圆满的成功。这之后，为弄清楚故障原因所在，相关人员对发生故障的避雷器进行了解体。他们所发现的情况为：在硅胶外套上面，有明显的破裂现象出现。而在对于阀片的细致检查后，检修人员发现，其中有两片是破碎的，有两片是裂开的。不过，谁也没有发现有什么侧闪方面的痕迹。对于这样的现象，研究人员进行了系统分析，得出是结论为：当时的雷电，在过电压的情况下，直接地作用在了这个避雷器上面。其结果为，由于避雷器所装的阀片，对于雷电的耐受能力低，在雷电流的作用下，也就自然而然地破裂了。这就导致了其他的阀片因为受影响而破碎，也导致了相关的外套爆开。

1.3.2 对于雷电冲击导致的故障进行的原因分析

就65 kA或40 kA的电流量而言，按照国家相关标准，正常情况下，避雷器所能够耐受的次数为两次。而雷电流要从避雷器流过，只有两种途径：其一为雷电的直击；其二为沿线路。这就决定了雷电流中无论是65 kA，还是40 kA及以上的，都不可能从10 kV系统中避雷器流过去。也就是说，就超过10 kV线路耐雷水平的65 kA或者40 kA的雷电流而言，这样的情况是不可能出现的。在发生故障的时候，雷电流在雷直击了杆塔的情况下，有可能超过前述的65 kA或者40 kA。不过，值得注意的是，这个值在很大程度上，是高于10 kV杆塔反击耐雷水平的。因此，线路多相闪络的现象就会很自然的出现。由此造成的结果就是相间短路速断跳闸。而就线路单相接地这一个故障而言，不曾有速断跳闸现象出现。这样，就雷电直击产生的雷电流来说，我们可以得出的结论为：它是不可能超过65 kA或40 kA这个数值的。

2 结语

在实际的运行之中，由于避雷器质量问题和其运行维护方面工作的不到位，造成击穿故障等很多。对于10 kV配电用避雷器的常见故障，要做到非常熟悉，以便在实践中“对症下药”，搞好维护和维修工作。

[1]高翔,申秦斌.配电网中复合无间隙金属氧化锌避雷器运行故障分析[J].西北电力技术,2003(1):52-54.

[2]吴倩.对10kV金属氧化锌避雷器的故障分析[J].电工园地,2002 (1):26-27.

（编辑：刘楠）

Failure Analysis of Lightning Arrester for 10 kV Power Distribution System

Li Yi,Zhang Wei
(State Grid Xinxiang Power Supply Com pany,Xinxiang Henan 453000)

Whether 10 kV power distribution line surge arrester can be able to run reliably affects the power system security.In order to study the fault condition of this kind of lightning arrester,the data of the faultof a lightning arrester in a certain area is studied in this paper,and the system is studied from the aspects of the pollution flashover and the quality of the arrester.

arrester;fault;crack;damp;thunder and lightning

TM862

A

2095-0748(2016)20-0067-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.20.29

2016-09-30

李怡（1986—），女，河南新乡人，本科，助理工程师，研究方向：变电站一次；张巍（1982—），男，河南新乡人，硕士，工程师，研究方向：变电站一次。