500 kV金属氧化物避雷器的故障分析与建议

白冰

摘 要：金属氧化物避雷器（MOA）是用于保护输变电设备的绝缘免受过电压危害的重要保护电器，它具有响应快、伏安特性平坦、性能稳定、通流容量大、残压低、寿命长、结构简单等优点，广泛使用于发电、输电、变电、配电等系统中。定期对MOA进行绝缘电阻测量和泄露电流测试，一旦发现MOA绝缘电阻明显降低或被击穿，应立即更换以保证配变安全健康运行。对于金属氧化物避雷器的安全使用，应该不断对其安全性能进行改进，以适应各系统的安全正常运行。

关键词：金属氧化物 避雷器 故障

中图分类号：TM206 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）06（c）-0056-02

金属氧化物避雷器又称金属氧化锌避雷器，它是20世纪70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，其系统原理如图1所示。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（金刚砂），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（如氧化钻、氧化锰等）在高温（1 000 ℃以上）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，仅为1 mA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，只有压敏电阻片的新型避雷器，压敏电阻片是由氧化锌等金属氧化物烧结而成的多晶半导体陶瓷元件，具有理想的阀特性，同时具有非线性系数小、保护特性好、能量吸收能力强、通流能力大、结构简单和稳定性好等优点。

1 直流高压试验故障案例

某变电站对金属氧化物避雷器进行直流高压试验时，试验结果出现异常，该金属氧化物避雷器两端电压为500 kV，为了保障试验的准确性，在对金属氧化物避雷器设置屏蔽线之后相关人员又进行了二次试验。根据试验结果显示，C相避雷器U1mA值要大于规定数值145 V，但是U1mA值误差小于5%，满足相关要求。0.75U1mA泄露电流差值虽然大于30%，但是泄露电流的绝对值小于50 μA，金属氧化物避雷器的直流参考电压和泄露电流都没有超过警戒范围，按理说没有故障问题。然而，实际情况是C相避雷器的数值变化较为明显，因而可以断定，虽然直流参考电压和泄露电流在正常范围之内，但是金属氧化物避雷器仍然存在着故障。在对金属氧化物避雷器排除故障时，对避雷器内部构造进行检查，发现避雷器内部出现了击穿和开裂，但是没有受潮和老化。

2 验证故障试验

为了验证金属氧化物避雷器发生击穿和开裂现象对高压试验结果造成的影响，将避雷器进行分组，一组为发生开裂的阀片，一组为正常没有开裂的阀片，两组阀片数量都为15片，该两组阀片分别被编号为A组和B组。为了进一步的试验，取3片被击穿阀片作为C组，3片发生开裂阀片为D组，最后取3片较为正常的阀片作为E组，对5组阀片再一次进行直流高压试验。通过比较5组试验的结果，被击穿的阀片直流参考电压和泄露电流的变化均比较明显。由于该金属氧化物避雷器由33片阀片构成，由于存在一定数量的正常阀片，使直流参考电压和泄露电流的变化看起来不至于太过明显，仍然满足安全警戒范围，但是该金属氧化物避雷器实际上已经发生了严重的故障。因此，单单根据U1mA和0.75U1mA就判定金属氧化物避雷器没有发生故障是非常不正确的。

3 分析结论

在该次试验中，虽然从表面看，U1mA和0.75U1mA均满足《输变电设备状态检修试验规程》的安全规范，但是金属氧化物避雷器内部已经出现了击穿和开裂现象，已经遭到破坏。因此，该规范的合理与否值得商榷。一方面，相关的专业人士应该出台更符合实际的相关规范；另一方面，在进行金属氧化物直流高压试验时，应该具体问题具体分析，规程只是起到一定参考作用，但是不能起到决定性作用，这样才能有效避免出现误判，从而做出错误的决定，影响电网的安全稳定运行。

在进行避雷器的现场试验时，影响原因并不唯一。应该根据不同的干扰源采取相应的措施，将各种原因的影响降至最低，得到较为精确的实验数据，准确判断避雷器是否合格，为电网的安全可靠运行提供保障，所以，电力设备高压试验是一项技术性非常高的工程，并且极其复杂，并与管理模式、评估技术以及诊断技术等非常多因素都有着一定的关系。与此同时，因为高压试验具有非常特殊的工作环境，为了能够适应这种环境，要求参试人员应该对高压实验的环境首先进行熟悉，最终将实验的技术水平进行有效提高，并且对一些影响因素也进行充分分析，最终能够有效地保证实验可以顺利进行。相信只要相关的电力技术人员能够共同合作与努力，就一定会将高压实验的诸多研究进行明显提高，最终为社会为人们带来更多的经济效益。

4 改进措施

金属氧化物避雷器（MOA）在正常工作时与配变并联，上端接线路，下端接地。当线路出现过电压时，此时的配变将承受过电压通过避雷器、引线和接地装置时产生的三部分压降，称作残压。在这三部分过电压中，避雷器上的残压与其自身性能有关，其残压值是一定的。接地裝置上的残压可以通过使接地引下线接至配变外壳，然后再和接地装置相连的方式加以消除，对如何减小引线上的残压就成为保护配变的关键所在。引线的阻抗与通过的电流频率有关，频率越高，导线的电感越强，阻抗越大。从U=IR可知，要减小引线上的残压，就得缩小引线阻抗，而减小引线阻抗的可行方法是缩短MOA距配变的距离，以减小引线阻抗，降低引线压降，所以避雷器应安装在距离配电变压器近点更合适，安装图见图1。

5 结语

该文主要对金属氧化物避雷器直流高压试验进行分析，该试验可以对金属氧化物避雷器的性能进行诊断，找到其性能方面存在的不足。然而，在进行试验时，要根据具体实际情况和规范相结合，这样才能有效避免出现误判的现象，从而保障金属氧化物避雷器的良好性能，使电网能够安全稳定运行。通过不断实验，才能将金属氧化物避雷器更加安全有效地应用于生活中，才能为各电力系统的安全性做出最可靠的保证，促进国家和社会电力事业的进步与发展。

参考文献

[1] 胡锡幸，鲍巧敏，华盛继.基于温度补偿的金属氧化物避雷器带电检测技术研究[J].电瓷避雷器，2017（1）：96-99.

[2] 曹小龙，吴栋梁，雷乘龙，等.金属氧化物避雷器状态量异常的分析处理[J].电力安全技术，2017（2）：55-59.

[3] 张红燕.提高氧化物避雷器带电测试准确性的研究[J].现代国企研究，2016（24）：149.