一起35kV电容器组避雷器爆炸事故故障分析

伊国鑫

【摘 要】 本文介绍了一起中性点不接地系统中，因氧化锌避雷器内部阀片受潮而引起单相接地后，引发避雷器爆炸事故的现象；并结合故障避雷器的解体，分析出氧化锌避雷器自身设备的不良受潮是导致这次事故的主要原因。最后，从设备运维的角度提出了一些反事故措施及合理化建议，预防同类事故再次发生。

【关键词】 氧化锌避雷器 绝缘受潮 爆炸 中性点不接地系统

氧化锌避雷器是电力系统中保护其他电力设备安全运行的关键设备，它具有良好的非线性伏安特性。在电力系统中得到了广泛应用。但在实际运行中，由于长期受工频电压的作用，加上内部阀片容易老化和受潮，导致避雷器温度升高最后发生爆炸。因此，为保证电力系统安全稳定，防止事故扩大，对避雷器相应故障进行科学的分析与探讨。本文结合避雷器解体，分析了一起35kV电容器组避雷器爆炸事故的故障原因，并提出相应建议，防止同类事故再次发生。

1 事故简况

2016年5月15日，08时44分16秒，某330kV变电站#1电容器组避雷器A、C相发生爆炸，#1电容器组进线#3521断路器保护动作分闸。

2 故障设备检查

主变低压侧系统为中性点不接地系统。故障后，检查主变低压侧保护故障录波图，发现，06时38分21秒，故障录波启动，低压侧三相电压畸变，C相电压降低，A、B相电压增大，系统中性点电压偏移。8时44分16秒，A、C相短路，主变低压侧过流保护启动，经过15ms，断开#3521短路器，主变低压侧保护将故障电容器组切除。

对故障相避雷器拆卸和外观检查。发现在避雷器端盖处有电弧烧伤痕迹，A相故障避雷器复合外套已被炸飞（图1），内部环氧树脂绝缘套筒上存在大量烧伤及放电痕迹，C相故障避雷器环氧树脂绝缘套筒上存在贯穿性放电通道（图2）。C相故障避雷器经解体后，发现氧化锌阀片护套表面大面积潮湿（图3），在端盖处存在明显水迹（图4）。

3 故障原因分析

从上面的检查可以得出，氧化锌避雷器本体密封不严造成内部受潮，形成潮气放电通道，环氧树脂绝缘套筒沿面放电是引起避雷器爆炸的主要原因。

无间隙金属氧化锌避雷器的等值电路可以近似地用非线性电阻R和电容C的并联电路来表示，避雷器的泄漏电流IX由阻性电流分量IR和容性电流分量IC组成，其电流、电压向量图如图5所示。

在正常运行情况下，流过避雷器的电流主要是容性电流，阻性电流只占很小的一部分。当阀片老化、避雷器受潮、内部绝缘部件受损以及表面污秽严重时，而阻性电流大大增加，导致泄漏电流增大。由于加工工艺控制不严的产品会出现密封系统不良等问题，运行中避雷器吸附环境中的潮气，从而使阻性电流显著增大。当受潮严重时，阻性电流可能接近或超过容性电流；当受潮程度进一步加剧，将会由于内部结露而导致沿面击穿，造成避雷器爆炸。

本次事故中，故障避雷器C相首先由于内部受潮而发生击穿后，C相导通接地，此时，A、B相电压升高为线电压，系统中性点电压升高为相电压，其向量图如图6所示。

由于中性点不接地系统，在发生单相接地后，可持续运行2h。在06时38分21秒故障发生后，系统继续运行，此时C相电压电压持续降低（由于电容作用），A、B相电压升高至线电压运行（升高√3倍），在持续线电压下，避雷器阻性电流增大，同时由于A相避雷器内部受潮严重，泄露电流突增，在9时44分16秒，A相避雷器击穿，此时A、C相避雷器短路，产生短路电流，主变低压侧过流保护启动，在15ms后切除#3521断路器。

4 总结及建议

通过以上分析，可以看出在氧化锌避雷器生产过程中绝缘筒浇注时工艺不良，造成避雷器密封不严，阴雨天气时，水汽进入使绝缘筒内壁和阀片受潮，导致极间绝缘电阻骤降，最终致使泄漏电流突增导致避雷器爆炸。

为了避免氧化锌避雷器同类事故的发生，一方面应加强对设备选型和订货的把关；另一方面，在避雷器日常运行过程中应加强运行监督，并发挥带电检测技术的运用，主要包括：

（1）定期巡视，并将避雷器计数器的泄漏电流数据进行记录，每月对数据进行分析。对泄漏电流突然增大的应及时汇报。

（2）每年雷雨季节前，应加强避雷器的带电检测工作，当带电检测阻性电流与初始值的偏差大于50%时，应缩短检测周期，并安排相应停电检测。

（3）定期开展红外测温工作。当发现红外热像异常或相间温差超过规定时，应采用其他试验手段进行分析。

（4）氧化锌避雷器新设备验收时，应严格进行密封性检查，发现密封不良时，及时更换。

参考文献：

[1]张科，原会静，秦旷等.河南电网几起氧化锌避雷器故障分析及对策[J].河南电力，2011（2）：22～24.

[2]吕明，罗毅，杨旭等.110 kV 复合外套金属氧化物避雷器故障分析[J].华北电力技术，2009（12）：40～43.