变电站避雷器常见故障分析与处理

吴跃龙

（贵州省安龙供电局，贵州 安龙 552400）

引言

在有效分析变电站避雷器故障问题过程，应该深入工作实际，积极探索相关的故障因素，从而才能结合实际，制定更加完善的处理策略。

一、避雷器的工作原理、分类及作用

避雷器使被保护设备免受雷电冲击波袭击的设备，当沿线路传入变电站的雷电冲击波超过避雷器保护水平时，避雷器首先放电，并将雷电流经过良导体安全的引入大地，利用接地装置使雷电压幅值限制在被保护设备雷电冲击波以下，使电气设备受到保护。有时也称为过电压保护器，过电压限制器，浪涌保护器、电涌保护器、防雷器等。有高压和低压之分，从组合结构分为间隙类、放电管类、压敏电阻类（氧化锌型）、抑制二极管类、压敏电阻和气体放电管组合类、碳化硅（阀式）类。作用是释放过电压能量，通过并联放电间隙或非线性电阻的作用，对入侵流动波进行削幅，降低被保护设备所受过电压值，从而起到保护电气设备免受雷电过电压、操作过电压、工频暂态过电压冲击而损坏的一种电器。类型主要有管型（保护间隙）、阀型和氧化锌型避雷器，阀型与氧化锌型避雷器用于变电站和发电厂的保护，在500KV及以下系统主要用于限制大气过电压，在超高压系统中还将用来限制内过电压或操作内过电压的后备保护。保护间隙主要用于限制大气过电压，一般用于配电系统、线路和变电站进线段保护。避雷器通常连接在电网导线与地线之间，然而有时也连接在电器绕组旁或导线之间。

二、避雷器比较常见的故障及原因分析

（一）避雷器常见的故障

1.避雷器接地体断落。接地好否直接关系到避雷系统的性能，不管是直接雷、感应雷或其他形式的雷，都将通过接地装置将电荷泄放到大地，使其与大地的异种电荷中和，因此没有合理而良好的接地装置就不能有效地防雷。接地体本身电阻其阻值与接地体几何尺寸和材质有关，接地体表面与土壤的接触电阻，其阻值和土壤的性质、颗粒、含水量及土壤与接地体的接触面积及接触紧密程度有关。防雷接地电阻值要求大电流接地系统接地电阻应符合R≤2000/IΩ，当I＞4000A时可取R≤0.5Ω，小电流接地系统当用于1kV以下设备时，接地电阻应符合R≤125/IΩ，当用于1kV以上设备时，接地电阻R≤250/IΩ，任何情况下不应大于10欧。防雷接地装置引下线可采用镀锌圆钢或扁钢，两端按规定的焊接长度焊接达到电连接。镀锌扁钢焊接不小于其宽度的2倍，三面施焊，当扁钢宽度不同时，搭接长度以宽的为准。镀锌圆钢焊接为其直径的6倍并应双面施焊，当直径不同时，搭接长度以直径大的为准。镀锌圆钢与扁钢连接时其长度为圆钢直径的6倍。所以造成接地体或引下线断落或接触不良的原因可能有安装焊接施工工艺差，接地材质质量差，环境污染锈蚀严重，外力破坏等。

2.外部运行环境的变化导致避雷器外部绝缘瓷套受污或潮，进而导致表面出现不均匀的电位分布，加大了内部阀片相差于外部瓷套的电位差，有电流存在于避雷器夹缝中。其电位差可能大大增加了设备设计时工作可承受的电压值，进而增大了相对电流，加速阀片可熔率，出现高温烧熔内部零件的问题，受外力破坏引起瓷套破损、炸裂、闪络放电等出现严重的损坏问题。

3.外部条件导致避雷器内部元器件受潮，检查避雷器上端引线处密封是否良好，避雷器密封不良会进水受潮易引起事故，因而应检查瓷套与法兰连接处的水泥接合缝是否严密，在热胀冷缩的影响下，增加了内套空隙可收缩性，导致大量潮气侵袭内部，出现径向电流问题，大大增加了避雷器失效的可能性。

4.年久失修等原因导致ZnO阀片等零件设备出现老化，在冶金环境中，受大量谐波企业影响，加速损害ZnO阀片，零件设备老化严重。制造时出现质量不达标等问题，也会加剧阀片老化现象。当ZnO阀片出现老化问题时，避雷器退化加速，大大降低了可承受的电压性能，导致电网运行安全受到威胁。

5.避雷器受到雷电雷击、电网暂态过电压等外力冲击导致瞬间经过避雷器的电流量过大，导致出现超过设计值的热量，瞬间致使避雷器失效。产品质量达不到要求或设计选型达不到要求，导流能力低下引起爆炸等。

6.在极端恶劣环境天气的影响下、一系列原因导致变电站避雷器出现了爆炸现象。

7.放电记数器或监测仪故障或记数不准，泄漏电流指示超标。

（二）产生故障的原因

1.产品质量不过关 部分避雷器故障原因是制造商偷工减料或制作工艺差导致设备密封不合格、阀片质量不过关，缺乏严格的出产前检查，导致隐患存在，运行过程中不断凸显，危害极大。

2.缺乏合理的设计 在变电站原始设计时，未充分考虑电网的发展与未来规划，部分企业在生产中会产生一定的干扰波频，在设计时并未充分考虑，最终导致设备不能承载相应的环境压力，进而出现设备故障。

3.缺乏严格的监管维护 避雷器运行过程中，运维不到位，走过场，检修不按计划开展、受潮受污染等。监管不到位，将导致隐患难以被及时发现、解决，最初酿成恶果。

4.缺乏完善监测系统 现阶段部分变电站已对避雷器实施实时监控，可监测在线故障，但相关体系仍缺乏运行经验，部分故障设备未能及时被发现。

5.外套污染 在运营环境中，常常受到空气、粉尘、灰尘的影响，导致氧化锌类避雷器易受污染，尤其是在环境特殊的冶金厂周边，粉尘金属比例过大导致外套表面被严重污染，导致电流不能均匀的在外套表面传输，增加了电阻片运用的压力，继而导致电阻片内流过的电流大于正常数值，降低了避雷器的电压吸收能力，加速电阻片裂化、加重其劣化程度。

6.较差的抗冲击能力 大部分避雷器在处理过电压时，或在雷电天气条件下会出现故障。原因之一便是电阻片在制造过程中就存在一定的工艺质量不过关，控制点不严密导致电阻片有较弱的抗冲能力，在此状况下，不断的吸收过电压能量，加大了电阻片的损害程度，加速其劣化进而使其不能发挥技术性能。

7.放电记数器或监测仪故障 它是监测避雷器放电动作次数的一种高压电器，由非线性电阻、电磁记数器和一些电子元件构成。正常运行电压下，流过记数器的漏电流非常小，记数器不动作。当避雷器通过雷电波、操作波和工频过电压时，强大的工作电流从记数器的非线性电阻通过，经过直流变换，对电磁线圈放电而使记数器吸动一次，来实现测量避雷器动作次数的装置。在结构上采用电阻片取压，电磁线圈动作，记数器显示，透明玻璃罩、密封橡皮垫、底座及法兰等进行卡装密封，高压出线端从底板中心引出。因此，由于密封不良，动作记数器在运行中可能进入潮气或水分，使内部元件锈蚀，导致记数器不能正常动作，记数不准确。

三、对策和措施

目前常用的避雷设备是金属氧化锌避雷器，对保护主设备安全及电网的稳定有着及其重要的作用。为保证氧化锌避雷器的安全运行及时发现或检测出氧化锌避雷器的此类故障，应做好以下工作。

（一）精选设计

应首选有多年稳定运行实践的产品。在选择生产厂时，应选择有先进的工艺设备和完善的检测手段的生产厂，才能保证所选用的氧化锌避雷器具有良好的抗老化、耐冲击性能，在寿命周期内稳定运行。

（二）在线监测

增设在线监测仪，并加强对在线监测仪的巡检力度，特别是在雷雨后和易发生故障的部位增加巡检次数。

（三）防污措施

采取必要的防污措施，如定期清扫或涂防污闪硅油。选用防污瓷套型氧化锌避雷器。

（四）治理谐波

加强电网谐波的治理力度，在有谐波源的母线段增设动态无功补偿和滤波装置，以使电网的高次谐波值控制在国家标准范围内。

（五）技术管理

加强对氧化锌避雷器的技术管理，即对运行在网上的每一只氧化锌避雷器建立技术档案，对出厂报告、定期测试报告及在线监测仪的运行记录，均要存入技术档案，直至避雷器退出运行。

（六）定期运维检修

定期对避雷器进行巡视维护管理，记数器表面观察孔上的玻璃有灰尘影响观察时，可用布或纸擦去灰尘，不可用撞击，以免造成损坏，玻璃内一旦发现有结露，或水珠产生，则说明密封性能已遭破坏，应更换处理。定期抄录泄漏电流值，前后比较变化情况，毫安表有指示，若在绿色范围内，说明瓷套表面的泄漏电流和污秽程度不严重。若在粉红色范围内，在晴天的情况下，表面污秽开始逐步加重，如果增加到红色范围内则说明污秽很严重，请及时清洁。在雨天或雾天，毫安表指示普遍增大，红色发光管全部发亮，这说明是瓷套外的表面泄流电流增加所引起的。指示值明显变小时，则可能是绝缘底座绝缘下降或监测器内部元件损坏，可用万用表交流电压档测量监测器两端电压区分，若低于3V或低至无电压，说明表头或监测器内部元件已坏，针对发现的问题及时处理。在雷雨后应检查记数器的动作情况，检查泄漏电流，工频放电电压大于或小于标准值时，应进行检修和试验，放电记数器动作次数过多时，应进行检修。瓷套及水泥接合处有裂纹，法兰盘和橡皮垫有脱落时，应进行检修。巡视检查避雷器本体清洁度，各连接部分连接牢靠，基础无变形现象，接地体或引下线无锈蚀断落焊接牢固。定期开展氧化锌避雷器红外检测工作，每月不少一次。在每年雷雨季节前，应对避雷器进行带电测试合格，按规定应每年雨季前检验1次，现场检验记数器动作的方法有直流法、交流法和标准冲击电流法。研究表明，以标准冲击电流法最为可靠。将冲击电流发生器发生的电流幅值100A（波形8／20μs）的冲击电流波作用于动作记数器，连续测试3～5次，每次应正常动作，每次时间间隔不少于30s，否则应解体检修，测试后记录器应归零。

结束语：

总之，在变电站运行过程，要保证避雷器不受各种因素干扰，相关运维技术人员应该积极进行有效实践，从而提出科学防范措施，进一步加强变电站避雷器管理水平，从而保证变电站安全可靠稳定运行。