试析金属氧化物避雷器故障及防范

邱 赛，方绪豪

（温州益坤电气股份有限公司，浙江 温州 325000）

金属氧化物避雷器(MOA)具有动作反应快、性能稳定、保护性能好、通流容量大、结构简单、使用寿命长等特点，因而在现代电气系统中得到了广泛的应用，并逐渐取代其他类型的避雷器成为市面上最为常见的避雷器。

1 金属氧化物避雷器的故障原因

金属氧化物避雷器的电阻值较高，相当于一个高阻隔的绝缘体，可以对输变电设备起到很好的保护作用；如果金属氧化物避雷器一直处于动作状态，其构件阀片所承受的工频电压作用会逐渐累积变大，使阀片出现劣化现象，进而导致避雷器的电阻特性发生变化，增加电流通过阀片的泄漏电流，最终使阀片温度上涨引发热崩溃，严重时还会发生避雷器爆炸事故[1]。

2 金属氧化物避雷器故障的检查

为更好的对金属氧化物避雷器故障及防范进行探究，本文以市面上较为常见的金属氧化物避雷器为例，分析其故障情况和成因。

（1）避雷器故障的基本情况。该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2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。

（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）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。

（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。

3 故障原因分析

从上述的故障排查情况可以看出，该案例的金属氧化物避雷器的故障部位位于在第二节避雷器上，导致其故障的原因是第二节避雷器在瓷套破损后受潮，进而导致避雷器内部出现水汽，影响了其余避雷器的正常工作，这使得其余几节避雷器阀片在工频电压的长期作用下出现热崩溃，最终导致大电流通过发生贯穿性击穿，引起线路跳闸。

在对第二节避雷器进行解题检查后，发现避雷器密封圈状态良好，保密性未见损毁，排除因密封圈故障而发生的避雷器内部受潮问题，得出避雷器内部受潮是因为第二节避雷器瓷套外部出现开裂，瓷套的开裂让大量水蒸气进如到避雷器内部，而后进入避雷器内部的水蒸气在环境温差的影响下，形成水滴并附着于瓷套内壁和隔弧筒，这大大降低了金属氧化物避雷器的电阻，使金属氧化物避雷器的绝缘性能下降。

当第二节避雷器被击穿后，其余几节避雷器所受荷电率快速升至95%，加之金属氧化物避雷器的电压不均匀系数为11%，这样其余几节避雷器将会在超过额定电压的环境中进行工作，不良运行状况使避雷器击穿，发生线路跳闸故障，而线路跳闸后开关的重合闸动作会给避雷器带来二次冲击，加剧了避雷器的损坏程度。

4 金属氧化物避雷器的故障防范措施

为了避免金属氧化物避雷器出现故障，影响其正常运行，应采取一定的故障防范措施。针对常见的故障发生原因给予相应的防范，以此减少金属氧化物避雷器发生故障的几率。总结起来有四种，分别为：做好避雷器的安装工作；严格避雷器检测；加强避雷器质量管控；加强设备选型管理。具体内容如下：

（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。

（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。

（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）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 总结

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。