避雷器在电力系统应用中的问题及应对措施

唐忠达

（南京南瑞集团公司,南京 211000）

避雷器在电力系统应用中的问题及应对措施

唐忠达

（南京南瑞集团公司,南京 211000）

避雷器主要用于各种建筑及电力设备中，用以保护设备不受雷电侵害。避雷器的存在使得电力系统在遇到雷击时保持一个相对绝缘的状态，但同时其在电力系统的应用中还存在着不少问题。本文首先分析了避雷器的自身防护问题及对电力系统的具体影响，接着探讨了避雷器运行中的问题，最后给出了应对措施以供参考。

避雷器；问题；应对措施

0 引言

避雷器已经广泛的用于电力系统之中，其能够有效的降低电力系统的雷击风险，提高电力系统在恶劣天气下的运行稳定性。当前避雷器的种类繁多且功能划分越来越细，因此在选择上更具有针对性，同时避雷器本身的维护也逐渐的形成了配套的标准和规范，极大的降低了避雷器的使用与维护成本。在实际的应用过程中，还需要考虑不同类型避雷器与电力系统的实际匹配效果及所处的环境特点，运行维护也需要相应的技术措施以确保避雷器的保护效果。

1 避雷器自身防护问题及其对电力系统运行的影响

1.1 避雷器本身过电压的防护方法

避雷器对电力系统的保护是存在区间值的，如果超过一定的电压上限，避雷器仅能起到分流和限压的作用，而在一定范围内的雷击，避雷器能够利用自身的性能承载电压。暂态过电压其频率或为工频或为工频的整数倍或分数倍，但与工频电源频率总有合拍的时候，如因某些原因而激发暂态过电压，工频电源能自动补充过电压能量，即使避雷器泄流过电压幅值不衰减或只弱衰减，暂态过电压如果进入避雷器保护动作区，势必长时反复动作直至热崩溃，造成避雷器损坏爆炸。暂态过电压对避雷器本身会产生不可修复的破坏，同时也会直接影响到电力系统的稳定。碳化硅避雷器暂态过电压承受能力强，但由于运行中动作特性差，仍可能遭受暂态过电压危害。无间隙氧化锌避雷器因其具有拐点电压的缘故，故存在暂态过电压承受能力差的缺点。对暂态过电压危害有效防护办法是加装结构性能稳定的串联间隙，其可将全部暂态过电压限定在保护死区内，使避雷器免受危害。

1.2 避雷器对电力系统的相关影响

保护间隙和管型避雷器在间隙击穿后，保护回路再也没有限流元件，保护作用会产生接地故障或相间短路故障，影响电力系统的正常、安全运行。氧化锌避雷器在保障电力系统不受到雷击的影响同时，限流元件的存在避免了保护作用产生接地故障或相间短路故障，也不会诱发电力系统的断电保护，进一步提升了电力系统在恶劣环境下的运行稳定性。

1.3 避雷器连续雷电冲击保护能力

连续冲击保护能力指两次或两次以上的雷电入侵，并且之间的时间差极其之短，数百μs至数千μs。碳化硅避雷器保护动作既泄放雷电流也泄放工频续流，切断续流时耗最大达10000μs，一次保护循环时间远大于10000μs才能恢复到再次动作能力，因此碳化硅避雷器没有连续雷电冲击保护能力。氧化锌避雷器保护动作只泄放雷电流，雷电流泄放（小于100μs）完毕，立即恢复到可进行再次动作能力，因此其具有连续雷电冲击保护能力。

1.4 工频能源的浪费

防雷器件泄放雷电流的同时，避雷器中有些器件会泄放工频电流，这会造成能源的浪费。保护间隙或管型避雷器保护动作可能伴随短路电流（几kA至几十kA）对地放电，碳化硅避雷器保护动作时会发生工频续流对地放电，这些均会造成能源浪费，而氧化锌避雷器保护动作时不会伴随有短路电流或工频续流，可避免保护作用带来的工频能

源浪费。

2 避雷器运行中的问题

2.1 避雷器的密封问题

密封问题直接关系到避雷器的使用效果及寿命，实际上当前的密封效果主要受到密封技术和密封材料两方面的影响，在恶劣环境下持续工作的避雷器如果密封质量不过关，将很快受到环境中的潮湿、粉尘等的影响，避雷器内部的封闭空间将会被污染，进而降低了避雷器的绝缘效果，最终在遇到雷电时失效甚至爆炸，因此必须高度重视避雷器的密封问题，这是关系到其质量的最关键因素之一。

2.2 电阻片抗老化性能差

电阻片的存在主要用于阻挡电流击穿避雷器，从而确保电力系统不受雷电的影响，实际上每次承受雷电侵入的时候电阻片都会产生一定程度的老化，老化大的电阻片将不可避免的在避雷器内部产生电流的泄漏，这种泄漏在初期可能仅仅是导致避雷效果的下降，但是随着避雷器密封效果的下降，就可能在泄漏电流的时候诱发避雷器的爆炸。电阻片的老化周期过短，导致避雷器的寿命缩减，因此有必要提升电阻片的抗老化性能，从而延长避雷器的使用周期。

2.3 瓷套污染

避雷器绝大多数情况下都是安装在室外的，因此要直接面对恶劣的工作环境，各种粉尘、潮湿等都会影响到避雷器的性能，而安装在工业厂区等环境下的避雷器，更是直接面对各种金属粉尘的污染，金属粉尘会直接弥漫在空气中然后污染瓷套，瓷套沾染了金属粉尘后就会导致电流分布的差异化，电阻片的电流释放也无法均匀的通过瓷套释放，瓷套表面的金属粉尘形成了绝缘污秽，从而导致电阻片面临的电流级别比正常情况下高2个数量级，从而诱发电流的不均匀分布和电阻片的加速老化，加之密封效果的逐渐失效，很容易在短时期内导致避雷器的失效或者是雷击状态下的爆炸事故。

2.4 高次谐波

高次谐波的存在主要是大型电力设备及变频设备的使用，这些高次谐波的存在将直接影响到避雷器的运行效果，受到最直接影响就是电阻片，电阻片本身会在正弦电压的作用下形成奇次谐波，这种谐波在高次谐波的作用下将产生放大效果，加速电阻片的老化，比如某电网附近搭载了大吨位电弧炉的话，那么其产生的高次谐波将直接导致周边的避雷器使用寿命明显缩短，这种影响是非常显著的。

2.5 抗冲击能力差

氧化锌避雷器有许多其他避雷器所没有的优点，但是它一般会在操作过电压或者是雷电情况下抗冲击能力差，经常性发生事故。电阻片在制造时，因为各个程序可能出现控制不严格的情况，使得电阻片的耐受方波冲击的能力大为减弱，在不断地吸收过电压能量的时候，电阻片的劣化速度会随之加快，从而减弱最终失去其本身功能。

3 应对措施

3.1 设计选型

在进行避雷器的选型时，要注重选择投入市场时间长、经过若干代的改良的避雷器型号，并且要查看产品的生产技术及相关检测手段，从而优选出使用寿命长、密封性好、电阻片性能好的避雷器，从而确保避雷器应用之后的抗老化性能优良且事故率低。同时，避雷器种类繁多，应根据其性能特点、安装场合选择合适的避雷器。

3.2 加强在线监测

要不断强化避雷器的在线状态监测，从而确保避雷器在出现故障后第一时间得到修复，避免故障避雷器和已经老化无法承载雷击的避雷器“带病作业”，问题避雷器的存在不仅仅会在雷击时损毁避雷器本身，还会因此而导致电力设备受到巨大的影响，因此避雷器的故障排查和在线监测不仅仅是关系到避雷器的成本问题，还直接关系到电力设备的稳定性和安全，必须得到重视。

3.3 瓷套防污治理

对于瓷套的防污治理，要从两个方面入手。第一是预防措施，通过涂抹各种防污材料避免金属粉尘污染瓷套；第二是治理措施，定期的对瓷套进行表面污染物清理，从而保持瓷套的清洁。两种方式的结合使用能够很大程度上避免污染带来的避雷器污闪问题，提高避雷器的使用安全。

3.4 谐波治理

高次谐波的存在会极大的影响避雷器的使用寿命，因此可以通过两个方法降低这种干扰，首先是改进避雷器自身的电阻片性能，第二是通过一定方法降低高次谐波的影响范围，如通过无功补偿的方式降低高次谐波的值，或者是通过滤波设施来控制高次谐波的影响范围，从而有效的降低谐波对避雷器的影响。

3.5 加强技术管理

要不断强化技术层面的更新和管理，对避雷器的参数和运行状态进行动态监测，并根据监测情况统计分析避雷器的运行问题，从技术层面探讨改进的渠道和方法，并积极的与生产厂家沟通，利用运行监测数据来合作改进避雷器，从而不断优化避雷器的技术指标。

4 结束语

避雷器可极大的提高电力系统的稳定性，但是避雷器的运行会受到外部环境、本身性能、电力设备运行的各方面干扰，外部环境主要是粉尘、雷击、潮湿等的影响，本身性能包括电阻片放电性能、抵御高次谐波的能力等，电力设备带来的干扰主要是高次谐波的影响。这些影响将会削减避雷器的性能，并降低其使用寿命，因此必须通过各种手段来提高避雷器的使用寿命、改善避雷器的使用环境，从而更好的保障电力系统的运行稳定性。

[1]罗阳云.浅谈避雷器在电力系统应用中的问题分析[J].石家庄:科技风,2011(10):258.

[2]高永亮.避雷器在电力系统应用中的问题分析[J].南宁:气象研究与应用,2009(30):131-132.

[3]牛世雄.避雷器在电力系统应用中的问题分析[J].太原:图书情报导刊,2005(21):277-278.

[4]马同新.避雷器在电力系统中应用的相关问题探讨[J].济南:山东工业技术,2015(05):197.

[5]彭清华,万为华.避雷器在电力系统中的应用[J].南昌:南昌高专学报,2006(21):94-96.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.01.137