10 kV配电网避雷器常见故障分析及对策研究

叶 航

(国网浙江兰溪市供电公司，浙江 金华 321100)

10 kV配电网避雷器常见故障分析及对策研究

叶 航

(国网浙江兰溪市供电公司，浙江 金华 321100)

首先介绍了10 kV配电网避雷器的常见故障，进而对故障原因进行了分析，最后有针对性地提出了相应的预防对策。

10 kV配电网；避雷器；故障；对策

0 引言

作为一种极为有效的防雷措施，10 kV配电网中已经越来越多地安装10 kV避雷器来保护电力设备和输电线路的运行安全。但实际运行实践表明，10 kV避雷器本身具有缺陷，其引起的故障会导致避雷器无法对保护范围以内的电力设备和输电线路进行很好的保护，甚至还会造成电力设备和输电线路的损坏，若事故未得到及时控制而进一步扩大，还会造成10 kV配电网的大面积停电事故。因此，对10 kV避雷器常见故障产生的原因进行分析，并有针对性地采取措施进行预防，具有极强的现实意义。

1 10 kV配电网避雷器故障情况

10 kV避雷器的常见故障大都是由于遭受了雷击、外部污闪或自身的产品质量存在问题等造成。10 kV避雷器在遭受雷击时，可能由于过大的雷电过电压，导致避雷器内部的氧化锌阀片爆裂，或由于累积效应，使避雷器内部的绝缘性能不断劣化，最终造成避雷器的绝缘筒炸裂。而长期在污染比较严重的地区运行，也会造成10 kV避雷器外部积污，当积污达到一定程度时，在潮湿气候下避雷器表面就容易形成沿面放电，导致外部污闪。此外，诸如密封不严等质量问题所导致的内部受潮致使10 kV避雷器热击穿的事故也时有发生。浙江省某地区过去3年共发生158起10 kV避雷器故障，其中，由于其内部氧化锌阀片爆裂所引起的共有119起，约占故障总数的75.32%；绝缘筒炸裂故障共24起，约占故障总数的15.19%；外部污闪所引起的共有15起，约占故障总数的9.49%[1]。

1.1 故障实例1

2013年5月某天，在雷阵雨气候条件下，10 kV馈线A相发生接地短路故障，后经巡线发现1个10 kV避雷器被击穿，更换损坏的避雷器后，线路送电成功。将损坏的10 kV避雷器解体后发现，其硅橡胶材质的外套已经破裂，且有明显的电弧通道在避雷器阀片的侧面，但并没有发现所有4片避雷器阀片存在破裂或破碎情况，这说明避雷器阀片的绝缘并未劣化。这是因为如果是阀片绝缘劣化所造成的避雷器击穿，其故障表现形式应该是避雷器阀片爆炸而不是侧闪。最终分析结论为10 kV避雷器的绝缘筒与阀片之间存在空气气隙，在呼吸作用下，潮气侵入气隙并积聚于避雷器阀片的侧面，从而导致阀片侧面的绝缘下降，在雷电过电压作用下发生了侧面闪络，并形成电弧通道，导致避雷器被击穿。

1.2 故障实例2

2013年8月某天，某10 kV馈线发生跳闸且重合闸不成功，经巡线发现10 kV馈线#31杆的B相和C相10 kV避雷器有白色的放电痕迹。将避雷器拆下进行测量，其U1 mA为25.6 kV，0.75U1 mA下的泄漏电流为6 μA，绝缘电阻则大于1 000 MΩ，相比于其出厂时的技术参数相差并不大，因此说明避雷器阀片的绝缘并未损坏。后经仔细查看现场发现，避雷器的安装点高度比绝缘子要低，这使得污秽很容易在10 kV避雷器表面堆积，加之事故发生之前有连续数日的阴雨天气，空气湿度较大，当积污达到一定程度时，在湿度较大的条件下，发生了两相短路故障，并导致10 kV线路跳闸。

2 10 kV避雷器故障原因分析

2.1 10 kV避雷器存在密封缺陷

10 kV避雷器在出厂时要进行质量检测，如检测过程不够严密或厂家本身所采取的密封技术就不完善，都有可能导致避雷器的绝缘筒与内部的氧化锌阀片间存在气隙。而一旦存在气隙，在长期运行过程中呼吸作用下，避雷器内部就极易受潮，当潮气积累到一定程度时，就会大大降低避雷器内部的绝缘性能，最终导致雷电过电压条件下的内部氧化锌阀片出现闪络，并产生电弧，使避雷器受到损坏。

2.2 氧化锌阀片抗老化性能差

10 kV避雷器运行过程中需要承受电网的工频电压、雷电过电压、操作过电压以及运行环境中潮气的侵袭，这些因素都会加速避雷器内部的氧化锌阀片老化。而当氧化锌阀片老化到一定程度，在遭受雷击时，阀片表面的泄漏电流就会出现分布不均匀的情况，从而导致阀片局部电流密度远大于所能承受的极限值，造成阀片损坏。因此，10 kV避雷器内部的氧化锌阀片必须具有很好的抗老化性能。若抗老化性能差，经过长期运行后，避雷器发生故障的概率就会大大增加。

2.3 10 kV避雷器瓷套污染

若10 kV避雷器长期运行于污染较为严重的环境中，其外部瓷套极易产生积污。例如，当10 kV避雷器处于粉尘污染严重的环境中，像冶金厂区等，避雷器外部的瓷套就很容易积聚金属粉尘，当所积聚的金属粉尘达到一定程度时，在雨、雪、露、雾等气候条件下，积污就会与水汽相融合，形成一个导电层，有较小的泄漏电流在瓷套表面流过。该泄漏电流所产生的热效应会使水汽蒸发，从而形成一个局部的干燥区域，在干燥区域的两端形成较强的电场，一旦电场强度达到了空气放电的临界场强，就会造成瓷套表面的沿面闪络。长此以往，闪络次数不断增加，最终就会导致避雷器表面的老化闪络，从而造成故障[2]。

3 10 kV避雷器常见故障的预防对策

3.1 重视10 kV避雷器的出厂试验

10 kV避雷器的出厂试验包括每只避雷器都必须进行的试验和抽检试验两种。其中，每只避雷器都必须进行的试验包括避雷器工频电压耐受试验、避雷器的

局部放电特性以及无线电干扰电压试验、避雷器直流参考电压试验、残压试验、陡波冲击残压试验、操作冲击残压试验以及雷电冲击残压试验；抽检试验包括大电流冲击耐受试验、老化性能试验、复合外套憎水性/密封试验、绝缘性能试验和机械性能试验等[3]。

3.2 加强对10 kV避雷器运行工况的监测

10 kV避雷器绝缘劣化的一个主要特征就是泄漏电流增大，这在避雷器运行过程中难以发现，从而会造成避雷器带病运行很长一段时间，直至发生故障。因此，必须加强对10 kV避雷器运行工况的监测，以及时发现避雷器运行中存在的故障隐患，最大程度地避免故障发生。例如，可以安装10 kV避雷器在线监测仪，同时加强对在线监测仪的巡检力度，特别是在雷暴天气后，要对容易发生避雷器故障的地点增加巡检次数。此外，还要定期对10 kV避雷器进行各种电气性能测试，并校验所安装的在线监测仪[4]。

3.3 提高10 kV避雷器的防污能力

为避免10 kV避雷器由于积污而发生闪络，有必要采取有效的避雷器瓷套防污措施。例如，对避雷器瓷套进行定期清扫，或在其表面涂上一层防污闪硅油。同时，在进行10 kV避雷器选型时，对于污染情况较为严重的地区，可选用具有防污瓷套的10 kV避雷器。

4 结语

10 kV避雷器故障大都是由于其本身的质量问题或其内部氧化锌阀片老化以及外部瓷套积污闪络造成的。为提高10 kV避雷器的运行可靠性，应做好避雷器的设备选型及出厂试验工作，同时综合运用带电检测、在线监测等手段来加强对避雷器运行工况的监测，及时发现避雷器的绝缘劣化和损坏，并及时采取措施。

[1]许志荣，唐军，陈德智，等.10 kV配电用避雷器常见故障类型分析[J].电瓷避雷器，2012(3)：62～66

[2]区伟潮.10 kV配电用避雷器故障分析[J].高电压技术，2006(7)：127～128

[3]张扬，杨海铭.10 kV氧化锌避雷器故障分析与处理[J].电工技术，2013(4)：3

[4]唐信，范亚洲.一起线路氧化锌避雷器故障的原因分析及防范措施探讨[J].电网技术，2012(6)：1～3

2014-06-18

叶航(1978—)，男，浙江义乌人，助理工程师，研究方向：配网安全。