概述:

為保護(hù)電力設(shè)施免受雷電過電壓和系統(tǒng)過電壓的沖擊，普遍安裝使用了金屬氧化物避雷器。特別是在10kV配電網(wǎng)中普遍采用了無間隙金屬氧化物避雷器，隨著運(yùn)行時(shí)間的推移，在10kV配電網(wǎng)中因金屬氧化物避雷器損壞引起的線路跳閘、接地事故經(jīng)常發(fā)生，嚴(yán)重影響了10kV配電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

綜合無間隙金屬氧化物避雷器的損壞情況看，質(zhì)量好的損壞較少，而質(zhì)量差的損壞較多；在晴天損壞較少，在雷雨天損壞較多；在無操作時(shí)損壞較少，在有操作時(shí)損壞較多；在正常運(yùn)行中損壞較少，在異常運(yùn)行時(shí)損壞較多。

損壞原因分析:

1. 受潮

金屬氧化物避雷器是由硅橡膠作為避雷器的封殼，硅橡膠套封殼質(zhì)量低劣，主要是小廠假冒偽劣產(chǎn)品，生產(chǎn)廠采用的技術(shù)不完善，或采用的密封材料抗老化性能不穩(wěn)定，在溫差變化較大或運(yùn)行時(shí)間接近產(chǎn)品壽命后期，造成其密封不良。避雷器的兩端加工粗糙、使潮氣或水分浸入，造成內(nèi)部絕緣損壞，加速了電阻片的劣化而引起損壞。從事故后避雷器殘骸可以看出，閥片沒有通流痕跡，閥片兩端噴鋁面沒有發(fā)現(xiàn)大電流通過后的放電斑痕。而在硅橡膠套內(nèi)壁或閥片側(cè)面卻有明顯的閃絡(luò)痕跡，在金屬附件上有銹斑或鋅白，這就是金屬氧化物避雷器受潮的影響。

2. 額定電壓和持續(xù)運(yùn)行電壓取值偏低

金屬氧化物避雷器的額定電壓是表明其運(yùn)行特性的一個(gè)重要參數(shù)，也是一種耐受工頻電壓的能力指標(biāo)。金屬氧化物避雷器的閥片耐受工頻電壓的能力是與運(yùn)行電壓的持續(xù)時(shí)間密切相關(guān)。持續(xù)運(yùn)行電壓也是金屬氧化物避雷器的重要特性參數(shù)，該參數(shù)的選擇，對金屬氧化物避雷器的可靠性有很大影響。在運(yùn)行中允許持久地施加在避雷器端子上的工頻電壓有效值，它覆蓋電力系統(tǒng)運(yùn)行中可能持續(xù)地施加在金屬氧化物避雷器上的工頻電壓值。

3. 電網(wǎng)電壓波動

配電網(wǎng)的電壓波動范圍很寬，對金屬氧化物避雷器，如要求在穩(wěn)定狀態(tài)下吸收大量能量，就可能造成熱崩潰。用無間隙金屬氧化物避雷器時(shí)，必須滿足系統(tǒng)工作電壓波動范圍。否則，由于穩(wěn)態(tài)電壓過高，損壞的不是一只避雷器，而會同時(shí)損壞許多只避雷器。

4. 老化問題

參考電壓或工頻參考電壓峰值之比）增高，負(fù)擔(dān)加重，導(dǎo)致老化速度加快，并形成惡性循環(huán)，終導(dǎo)致該金屬氧化物避雷器發(fā)熱崩潰。避雷器閥片的老化速度是影響壽命的關(guān)鍵因素。氧化物避雷器運(yùn)行在其產(chǎn)品壽命的后期，閥片劣化造成泄漏電流上升，甚至造成內(nèi)部放電，放電嚴(yán)重時(shí)避雷器內(nèi)部氣體壓力和溫度急劇增高，引起氧化物避雷器本體擊穿，內(nèi)部放電不太嚴(yán)重時(shí)，可引起系統(tǒng)單相接地

5. 抗沖擊能力差

氧化物避雷器多在操作過電壓或雷電條件下發(fā)生事故，其原因是因閥片在制造過程中，由于其各工藝質(zhì)量控制點(diǎn)控制不嚴(yán)，而使閥片的耐受沖擊電壓能力不強(qiáng)，在頻繁吸收過電壓能量過程中，加速了閥片的劣化而損壞。當(dāng)電網(wǎng)中發(fā)生斷線、接地或其它原因引起諧振時(shí)，其幅值可達(dá)3倍相電壓，可能導(dǎo)致金屬氧化物避雷器損壞。

6. 金屬氧化物避雷器的自身過電壓防護(hù)能力差

對于能量有限的過電壓，如雷電過電壓和操作過電壓，避雷器泄流能起限壓保護(hù)作用。對能量是無限 （有補(bǔ)充能源）的過電壓，如暫態(tài)過電壓（工頻過電壓和諧振過電壓的總稱），其頻率或?yàn)楣ゎl的整數(shù)倍或分?jǐn)?shù)倍形成暫態(tài)過電壓，工頻電源能自動補(bǔ)充過電壓能量，使避雷器泄流過電壓幅值不衰減或弱衰減，暫態(tài)過電壓如果進(jìn)入避雷器保護(hù)動作區(qū)，勢必長時(shí)間反復(fù)動作直至熱崩潰，因此暫態(tài)過電壓對無間隙金屬氧化物避雷器有致命危害。 

7. 接地電阻不合格造成反擊

避雷器的接地體是泄放雷電流的唯一渠道，接地電阻過高或接地裝置不合格，當(dāng)有雷電侵入時(shí)，雷電流通過避雷器經(jīng)接地向大地泄放，由于接地電阻較高，不能放電，部分雷電流向避雷器或配變等設(shè)備反向沖擊，造成反擊使避雷器損壞，有時(shí)甚至擊毀配電變壓器。

8. 安裝錯(cuò)誤

無間隙金屬氧化物避雷器由于體積小，傘裙不明顯，再加上個(gè)別電工技術(shù)水平不高，責(zé)任心不強(qiáng)，使避雷器方向裝反，當(dāng)有雨水時(shí)使傘裙兜水，造成放電爬弧，久而久之，金屬氧化物避雷器硅橡膠外套因爬弧放電而損壞。筆者在對配變氧化物避雷器檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)有一部分是因傘裙裝反，使硅橡膠外套有爬弧放電而報(bào)廢。

防止損壞的措施:

1. 避雷器正確選型

避雷器選型主要難點(diǎn)是，確定暫態(tài)過電壓的范圍問題，既要保證在較高的操作過電壓及大氣過電壓下安全、可靠地動作，又要保證在暫態(tài)過電壓下閥片不動作。現(xiàn)階段避雷器的選型和設(shè)計(jì)必須保證2 h單相接地時(shí)，出現(xiàn)的系統(tǒng)過電壓，金屬氧化物避雷器不動作，否則氧化物避雷器會出現(xiàn)熱崩潰事故。  設(shè)計(jì)上選型，應(yīng)首選有多年穩(wěn)定運(yùn)行的產(chǎn)品，在選擇生產(chǎn)廠時(shí)，應(yīng)選擇有先進(jìn)的工藝設(shè)備和完善的檢測手段的生產(chǎn)廠，才能保證所選用的金屬氧化物避雷器具有高的抗老化、耐沖擊性能，以使在產(chǎn)品的壽命周期內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行。  選用串聯(lián)間隙金屬氧化物避雷器。無間隙金屬氧化物避雷器的閥片長期承受電網(wǎng)電壓，工作條件嚴(yán)酷，拐點(diǎn)電壓低，動作頻度大，還可能遭受暫態(tài)過電壓危害和溫度熱損傷等原因，迅速加快閥片老化，有的壽命比碳化硅避雷器還短。串聯(lián)間隙金屬氧化物避雷器的間隙，可保證閥片只在過電壓保護(hù)動作過程承受高電壓，時(shí)間短，在其它情況下，閥片對于電網(wǎng)電壓，處于低電位狀態(tài)（復(fù)合間隙電阻分壓），大大改善閥片長期工作條件。串聯(lián)間隙金屬氧化物避雷器保護(hù)動作，只泄放雷電流而無續(xù)流，動作負(fù)載輕，間隙不需具有滅弧及切斷續(xù)流能力，10 kV金屬氧化物避雷器僅一個(gè)間隙，動作特性可保持長期穩(wěn)定運(yùn)行。

2. 裝設(shè)脫離器

為防止金屬氧化物避雷器損壞時(shí)事故擴(kuò)大，建議在每只避雷器的下部安裝脫離器，以使避雷器遭受異常電壓作用時(shí)，能及時(shí)脫離運(yùn)行電網(wǎng)。避雷器失效的主要特征是泄漏電流增大，運(yùn)行中不易發(fā)現(xiàn)，有可能長期帶病運(yùn)行，以致擴(kuò)大事故，故有必要監(jiān)測其運(yùn)行工況。金屬氧化物避雷器附帶脫離器，當(dāng)其失效損壞時(shí)，脫離器自動動作（30 mA時(shí)不大于8 min）退出運(yùn)行，以免造成更大損失和事故，提高運(yùn)行安全可靠性。可減去定期給金屬氧化物避雷器進(jìn)行各項(xiàng)電氣性能測試或在線監(jiān)測的麻煩。

3. 加強(qiáng)對金屬氧化物避雷器管理

加強(qiáng)監(jiān)測是保證金屬氧化物雷器安全、可靠運(yùn)行的重要措施之一。金屬氧化物避雷器在運(yùn)行前須對避雷器進(jìn)行檢查和測試，將檢查測試結(jié)果記入技術(shù)檔案。對運(yùn)行在配電網(wǎng)上的每一只金屬氧化物避雷器都要建立技術(shù)檔案，對出廠報(bào)告、定期測試報(bào)告及在線監(jiān)測的運(yùn)行記錄，均要存入技術(shù)檔案，作為定期檢查的參考，直至該避雷器退出運(yùn)行。  加強(qiáng)對電工的業(yè)務(wù)技術(shù)培訓(xùn)，增強(qiáng)責(zé)任心，各單位對金屬氧化物避雷器的管理要設(shè)專（兼）職管理員，嚴(yán)格考核。 

4、接地電阻應(yīng)符合規(guī)程要求

避雷器的接地體應(yīng)考慮長久耐用，采用φ16 mm的熱鍍鋅圓鋼，（平原地區(qū)）打入地下7～8 m，100 kVA及以上變壓器，保證接地電阻≤4 Ω，100 kVA 以下變壓器保證接地電阻≤10Ω，引線用4 mm×40 mm熱鍍鋅扁鐵點(diǎn)的，各連接連接應(yīng)牢固，每年在雷雨前要進(jìn)行專項(xiàng)檢查、測試，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

結(jié)束語

金屬氧化物避雷器損壞的原因有雷電、系統(tǒng)暫態(tài)過電壓、受潮、本身故障、小廠生產(chǎn)的假冒偽劣產(chǎn)品等。但仍有一定比例損壞的原因不明，因金屬氧化物避雷器的劣化速度的離散性，及雷電、操作過電壓、諧波、運(yùn)行環(huán)境等的隨機(jī)性，都決定著金屬氧化物避雷器的安全運(yùn)行的可靠性，故需在今后的工作實(shí)踐中去研究、實(shí)驗(yàn)、探索和總結(jié)，使運(yùn)行中的不安全因素得以預(yù)防和完善。