10kV避雷器频繁故障的原因分析

10kV避雷器频繁故障的原因分析
摘要：随着我国的综合国力在快速的增强，社会在不断的进步，电路维修工作
人员在近年来的工作中经常发现，10kV避雷器经常出现故障，导致线路故障经常
发生，严重影响了居民的日常生活以及社会经济活动的正常进行。

到底是什么原
因导致避雷器多次故障一直是令电路维修工作人员头疼的问题。

本文主要结合实
例分析了10kV避雷器频繁故障的原因，希望能够对解决这个实际问题提供帮助，保证居民生活以及社会经济活动的正常进行。

关键词：线路故障；配点线路
引言
避雷器作为一种有效的过电压保护装置，能够在电网过电压的情况下，有效
动作，释放电压负荷，从而限制电网电压幅值的升高，起到保护电力设备的作用，一旦避雷器发生故障，便起不到保护作用,甚至影响到其他电力设备的安全运行。

所以,避雷器能否可靠运行,是关系到整个电网安全运行的重要因素。

近年来，随
着电网建设的蓬勃发展，供电线路的逐步增加，高压电网的单相接地电容电流也
在不断增大，如果不对容性电流进行合理的补偿和治理，当发生单相接地故障时，由于流过接地点的电容电流将变成非故障相的相电压在这两相的对地电容上所产
生的电容电流的矢量和，如果故障电流超过一定数值，所产生的电弧将无法自行
熄灭，由电弧所引发的间隙过电压就有可能达到相电压数值的3至5倍或者更高，甚至击穿一些电力设备的绝缘薄弱环节，加之避雷器本身在运行过程中存在累积
效应，在发生类似故障时就很容易发生避雷器爆炸。

针对这种安全隐患，一般采
用加装消弧线圈，消弧线圈所提供的感性电流可以将接地点处的电容电流补偿到
一个较小的数值，进而防止系统接地处弧光短路，并且降低弧隙电压的恢复速度，进而提高弧隙绝缘的强度，还能防止电弧的重燃，从而有效地降低了避雷器故障
发生的概率。

下面我们通过一起海城变避雷器频繁故障，来分析单相接地故障时
容性电流所带来的危害以及相应的处理措施。

1避雷器故障原因分析
1.1位于阀片侧面的高阻层产生裂纹造成的故障
1）高阻层裂纹事故事例在几年前发生了一次避雷器击穿故障事故，在事故发
生以后对被击穿的避雷器进行了解体之后，发现并没有发生金属锈蚀现象，也没
有在阀片的喷铝面以及内部发现有放电现象，但是在阀片侧面发现有电弧通道的
产生，并且运行人员还在避雷器的侧面绝缘层发现了细微的裂纹。

这些解体后发
现的这些线索，会导致避雷器的绝缘强度降低，使得避雷器被击穿这种事是有可
能发生的。

2）造成高阻层裂纹的原因利用一种由有机材料配制而成的涂料做成
的高阻层的避雷器绝缘釉，以及利用高温烧结的方法做出来的侧面绝缘层。

这种
避雷针的绝缘釉如果遇到侧面高阻层的热膨胀系数与阀片的热膨胀系数两者之间
有较大的差异存在的情况时，就会导致细微裂纹的出现，这样一来就会降低避雷
器绝缘釉的强度，使其遇到过电压时产生闪络现象。

而这期故障的原因正是这个
所导致的，为了将外绝缘筒与避雷器阀片肩的空腔消除掉，在填充时选用了温度
比较高的注胶。

这样做的话，因为侧面高阻层热膨胀系数与避雷器阀片之间有着
较大的差异存在的原因，在进行高温注胶时微裂纹就很容易在避雷器绝缘釉这里
所产生。

1.2雷电冲击电流导致的故障
1）雷电冲击的故障事例在过去发生了一起10kV铁粉线路的接地故障，维修
人员在更换了避雷器之后送点线路送点成功。

通过观察，在巡线中发现了一个避
雷器爆裂。

而在解体了故障避雷器之后，在硅橡胶外套(阀片)发现了有破裂现象，仔细检查这个阀片后发现阀片有两片裂开以及两片破碎，至于侧闪痕迹就没有在
阀片上看见了。

这个现象说明了这个避雷器受到了雷电产生的过量电压的直接冲击，但是这个避雷器的阀片耐受雷电冲击的性能却不足，这种情况就导致了阀片
在雷电流的冲击下不可避免的破裂掉了，另外还导致了其余的阀片也一并破碎以
及相关的外套管直接被爆开等问题的产生。

2）雷电冲击的故障原因分析国家规
定的避雷器的耐受雷电流冲击的标准是能够耐受2次65kA(或者40kA)。

而沿线路
来波以及雷电直击这两种途径是避雷器里雷电流流过的两种途径，所以超过了这
个强度的雷电流不可能会在10kV系统的避雷器里流过，这种强度的雷电流对于
10kV线路的耐雷水平来说实在难以承受；而如果遇到雷直击杆塔的情况时，雷电
流在此时的确可能会超过这个强度值，但同时也要注意的是，这个强度值对于
10kV杆塔的耐雷水平来说已经是远远超标了，这时候就会出现线路多相闪络现象，造成相间短路速断跳闸的出现。

而这个故障的实际情况是线路单相接地，速断跳
闸现象没有发生，因此这次雷电直击产生的雷击流并没有超过65kA(或者40kA)。

2解决措施
对此次事故及其原因进行分析，作为解决对策，可以在海城变10KVⅥ段母线
处加装消弧线圈。

消弧线圈的一般有三种补偿方式，全补偿、欠补偿、过补偿。

分别是指消弧线圈所补偿的电感电流等于、小于、大于电容电流。

一般来说不采
用全补偿和欠补偿的补偿方式，因为当消弧线圈处于全补偿状态时，会产生串联
谐振，此时电网正常稳态运行情况下其中性点位移电压是未补偿电网的10~25倍，形成串联谐振过电压。

同理如果将消弧线圈的容量整定在欠补偿状态，在切除部
分线路之后将造成电容电流的减少，便可能出现全补偿或接近全补偿的情况，同
样引发串联谐振。

所以消弧线圈一般采用过补偿的方式，过补偿程度的大小取决
于电网正常稳态运行时不使中性点位移电压超过相电压的15%，消弧线圈的容量
可按式来确定Q是消弧线圈的容量，单位KV•A；是系统的标称电压，单位KV；
是对地电容电流，单位A。

通过分析海城变容性电流核算台账，可以计算出10KVI 段母线下属的电缆长度（公里）为：
表1各线路的电缆长度
线路总长12.596公里。

电容电流的近似估算式为：
式中是电缆线路的总长度，将线路总长带入式（2）计算得出I段母线的电容
电流大小为13.2258A，根据《电力设备过电压保护设计技术规程》规定，10kV电缆线路构成的系统，单相接地电容电流大于10A则需要配置消弧线圈，根据公式（1）计算得出10kVI段母线至少需要配置108.2423kV•A的消弧线圈，这里考虑
到今后电缆线路的新增选用容量大小为315kV•A的消弧线圈。

可以选用消弧线圈
型号为XHDC-315/10.5/0-26。

结语
安全一直是电力生产过程中的重中之重，这次海城变10kV避雷器频繁故障的发生，在分析了其根本产生原因和采取相应的处理措施的同时也给我们电力工作
者敲响了警钟，随着电缆线路不断地新增铺设，这就需要我们周期性地对各变电
所带线路的电容电流大小进行计算核对，及时进行数据信息的更新，更换足够大
容量的消弧线圈，确保电网的安全稳定运行。

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