一起220kV避雷器爆炸原因分析及防范措施

一起220kV避雷器爆炸原因分析及防范措施
发布时间：2022-02-16T02:42:57.608Z 来源：《电力设备》2021年第12期作者：王应芬李杰徐晓琳沈丽
[导读] 本文通过分析一起220kV氧化锌避雷器受潮故障，明确引起避雷器爆炸的原因是避雷器上节密封失效导致氧化锌阀片受潮后伏安特性改变，导致内部击穿接地，并提出避雷器日常运维防范措施，从而防范类似事件再次发生。

（云南电网公司红河供电局云南蒙自 661100）
摘要：本文通过分析一起220kV氧化锌避雷器受潮故障，明确引起避雷器爆炸的原因是避雷器上节密封失效导致氧化锌阀片受潮后伏安特性改变，导致内部击穿接地，并提出避雷器日常运维防范措施，从而防范类似事件再次发生。

关键词：氧化锌避雷器；爆炸；维护措施
0引言
避雷器是保证电力系统安全的重要保护设备设备之一，主要用于限制由线路传来的雷电过电压或由操作引起的内部过电压。

当避雷器在正常工作电压下，流过避雷器的电流仅有微安级，一旦出现危及被保护设备绝缘的高电压时，避雷器立即动作，将冲击电流导向大地，从而限制电压幅值，保护电气设备绝缘。

当过电压消失后，避雷器迅速恢复原状，使系统能够正常供电。

1故障经过
2019年某月某日18时01分，某500kV某变电站220kV某Ι回线A相发生接地故障，光纤差动保护、距离保护动作，A相断路器跳闸，重合闸动作不成功，断路器三相跳闸。

现场检查发现，220kV某Ι回线路避雷器A相避雷器上下两节压力释放口均炸开，上节与下节连接处存在烧蚀痕迹，同时均压环也存在烧蚀痕迹；避雷器放电计数器炸开，放电计数器引线烧断，放电计数器处存在严重烧蚀痕迹，该间隔B、C相避雷器、电压互感器、断路器、隔离开关及其他一次设备外观未见异常。

2故障原因分析
从故障录波波形图（见下图）分析，故障发生的瞬间，A相线路相电压瞬时值为187kV，基本处于电压波形的波峰，从故障电流上来看，故障发生时，A相线路故障电流瞬时值达到42.6kA，工频故障电流持续达到两个半周波，持续时间50ms。

故障发生前，站内无操作，220kV某Ⅰ回线路走廊半径5km范围内无落雷，某500kV变电站5km范围内无雷电，可排除避雷器在爆炸前承受了过电压的可能性。

故障录波波形图
从事故具体特征：避雷器上下两节压力释放口均炸开，上节与下节连接处存在烧蚀痕迹，同时均压环也存在烧蚀痕迹；避雷器放电计数器炸开，放电计数器引线烧断，放电计数器处存在严重烧蚀痕迹。

初步分析故障的发展过程为：上节避雷器内部发生爆炸，压力释放口喷出内部氧化锌阀片粉尘，上节处于完全导通状态；上节导通后，下节承受的电压超过其额定电压，进而下节避雷器炸开，压力释放口喷出内部氧化锌阀片粉尘，此时下节避雷器也处于导通状态；避雷器上下节都导通后，线路处于单相接地状态，故障电流流过避雷器放电计数器，导致放电计数器炸开，引线烧断。

3避雷器运行维护情况
220kV某Ι回线路避雷器为南阳金冠电气有限公司Y10W-204/ 532GYW型号氧化锌避雷器，2013年08月01日出厂，2014年2月15日投运。

查看巡维中心运行人员对该组避雷器的历次红外测温数据，均显示温度正常。

查看该组避雷器的动作次数情况，除预防性试验的动作外，该组3相避雷器均未发生动作，故可排除该组避雷器在运行过程中因动作泄流而产生的老化情况。

查看泄漏电流数据记录，，发现2018年05
月至2019年04月期间3相避雷器均存在正常运行时的泄漏电流过高（高于0.8mA）的情况，然而2019年01月后的连续4个月里又恢复正常。

2018年05月至2019年04月期间3相避雷器均存在正常运行时的泄漏电流过高可能是由于巡视时空气湿度较大、避雷器瓷瓶表面污秽较重、避雷器放电计数器表计不正常等原因导致。

4专业人员解体检查、试验结果
4.1解体检查情况
通过专业人员对A相避雷器进行解体，得出以下结论：
1）A相避雷器上节在运行阶段已发生受潮现象，潮气已侵入至避雷器氧化锌阀片处；2）A相避雷器上节的受潮的可能原因为防爆膜破损，导致其防潮能力下降。

鉴于上节头、尾部密封盖板和压板均发现受潮痕迹，可排除避雷器在运输、安装阶段导致防爆膜破损的可能性，初步推断为A相避雷器防爆膜存在质量问题；3）A相避雷器爆炸的发展过程为：A相避雷器上节由于受潮导致其电压耐受能力下降，伏安特性曲线整体sw下降，爆炸发生时，上节先导通导致下节承受电压远远超过其耐受电压，进而导致下节发生击穿爆炸。

4.2试验分析以及密封检查试验
通过专业人员对更换后的B、C相避雷器进行试验分析以及密封检查试验，B、C相避雷器电气性能和密封性能满足规程要求，初步排除批次性缺陷的可能性，A相避雷器发生爆炸为个别现象。

4.3对该变电站内同厂家、同型号、同批次避雷器试验情况
试验人员对该500kV变电站电站内同厂家、同型号、同批次的避雷器进行带电测试，测试结果未发现站内同型号避雷器带电测试数据存在异常的情况。

综合更换后的避雷器的B、C相避雷器试验数据和某500kV变电站电站内同厂家、同型号、同批次的避雷器带电测试数据进行分析，排除批次性缺陷的可能性。

5制定防范措施
（1）由于避雷器发热属于电压致热型，根据《变电一次设备缺陷定级标准（运行分册）》中对避雷器本体温度异常缺陷标准：220kV 避雷器热点温升≥3K或相间温差≥1.2K时即为紧急缺陷；220kV避雷器热点温升≥2K或相间温差≥0.8K时即为重大缺陷。

运行人员在对避雷器进行红外测温时，当发现测温数据异常时对照缺陷定级标准，立即汇报值班调度、变电运行专责，同时保存避雷器三相热成像图和可见光图，以便分析避雷器运行时的发热情况。

（2）由于运行人员技术技能水平参差不齐，加强对运行人员技术技能培训，特别是开展红外测温培训，梳理站内电压致热型和电流致热型设备，详细记录设备三相测温结果，对测温数据异常的，严格按照《变电一次设备缺陷定级标准（运行分册）》，进行缺陷定级并上报。

（3）按照设备差异化运维策略，班组定期开展避雷器运维工作，详细记录避雷器红外测温、泄漏电流值，并组织开展数据分析，绘制泄漏电流变化曲线，一旦发现有增大趋势或其他异常情况，应立即上报。

必要时由专业人员对避雷器进行带电试验或者停电试验。

（4）如果发现避雷器外表有污秽，应采取措施及时清扫，避免爬电距离改变后瓷瓶闪络或污秽物腐蚀。

6结束语
综合以上分析认为，本次避雷器故障爆炸属个别现象，主要原因是受潮后的氧化锌阀片伏安特性改变，上下节击穿，放电计数器过流爆炸，引线烧断。

而潮气侵入的原因在于避雷器防护膜和防爆膜受损。

因此，为避免类似情况再次发生，变电运行人员应加强避雷器运维管控，从外观检查、声音判断以及红外测温结果，开展避雷器运维数据分析，及时发现影响避雷器正常运行缺陷，及时处理，保证避雷器安全健康运行。

参考文献
[1]童婷，赵海.氧化锌避雷器故障及爆炸事故分析与防范措施[J].机电信息，2013(6):70~71。