氧化锌过电压保护器的爆炸原因分析
10KV高压系统三相组合式过电压保护器爆炸原因分析及整改措施
正常 间隙
受潮 间隙
图 １ 正 常 间隙与 受潮 间隙 的 区别 ３ ．三相 组合 式过 电 压保护 器结 构分 析 该 １ ０ ｋ ｖ 配电室高压柜选用的过电压保护器是 ２ ０ １ ２年安装的 “ 三相组合 式 过 电压保 护器 ” ，它 由 ４个元 件 组成 ， ４个 元件 的一 端连 接成 一个 中性 点 ，
工 业 技 术
●Ｉ
பைடு நூலகம்
１ ０ Ｋ Ｖ高压系统三相组合式过电压 保护器爆炸原 因分析及整改措施
石
［ 摘
硕
刘
玺
王
凯
０ ５ ６ ０ ０ ０）
（ 河 北 钢铁集 团邯 郸钢 铁有 限公 司 中板厂 身 电力 系统 的特 点 ，提 出 了改造 措施 。
要］ １ ０ Ｋ Ｖ高 压系 统三相 组 合式过 电压保 护器 由于 内部 间隙受 潮 ，在 电气设 备进行 操作 过 电压 时爆炸 ，针对 三相 组合 式过 电压保 护器 的结 构并 结合 自
引线绝缘外皮烧毁 ，Ａ、ｃ相的氧化锌阀片与密封间隙的筒状物完全爆裂。 间隙 顶部 小孔 完全 烧毁 ， 有 明显 的放 电痕迹 。通过 配 电室其 它过 电压 保护 器 的检查，发现内部间隙受潮 、 变形。判断爆炸原因为过电压保护器由于间隙 受潮 存在 放 电现象 ， 导致 氧化 锌 阀片老 化 。当真空 断路 器合 闸发 生操 作过 电 压时 ，过 电压保 护 器爆 炸 。
均 值与出厂值进行 比较 ，在合格范 围内就正常 ，而 氧化锌阀片必须做 ７ ５ ％Ｕｌ ｍ Ａ下 的泄漏 电流 试验 才能 判断 是否 老化 。这就 造成 有的 过压 保护 器 在 间 隙受潮 后做 工频 放 电试验 虽然 合格 ， 但 是 氧化锌 阀 片早 已老化 ， 当放 生 过 电压 时就 会爆 炸 ， 给电力 系统 带来 巨大 隐患 。 （ ３ ） 采用 四星 型接线 结构 时 ， 需 要人 为设置 一个 中性点 ，这就 会便 阀片单 元 的运行情 况发生 变化 ，带来绝 缘配合困难。（ ４ ）相间过电压保护每项阀片单元各占 ｌ ， ２ ，当某一相故障时， 另 一相 阀片无 法承 担全部 相 间过 电压 能量 。（ ５）为了相 间 阀片单元 的运行 可 靠性 ， 需兼顾相 一 地过 电压 的保 护水平 ，阀片额定 电压需相 间提高 ， 地相 降低 。
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。
氧化锌避雷器爆炸的原因
氧化锌避雷器爆炸的原因从运行时间、安装环境、气候及生产厂，对损坏的氧化锌避雷器进行技术分析，造成氧化锌避雷器运行中爆炸的原因可归纳如下几项：（1）氧化锌避雷器的密封问题氧化锌避雷器密封老化问题，主要是生产厂采用的密封技术不完善，或采用的密封材料抗老化性能不稳定，在温差变化较大时或运行时间接近产品寿命后期，造成其密封不良而后使潮气浸入，致使内部绝缘损坏，加速了电阻片的劣化而引起爆炸。
（2）电阻片抗老化性能差在氧化锌避雷器运行在其产品寿命的后期，电阻片劣化造成泄漏电流上升，甚至造成与瓷套内部放电，放电严重时避雷器内部气体压力和温度河南理工大学毕业设计（论文）说明书18 急剧增高，而引起氧化锌避雷器本体爆炸，内部放电不太严重时可引起系统单相接地。
(3) 瓷套污染由于氧化锌避雷器在室外工作，瓷套受到环境粉尘的污染。
特别是设置在冶金厂区内变电所，由于粉尘中金属粉尘的比例较大，故给瓷套造成严重的污染而引起污闪或因污秽在瓷套表面的不均匀，而使沿瓷套表面电流也不均匀分布，势必导致电阻片中电流不均匀分布(或沿电阻片的电压不均匀分布)，使流过电阻片的电流较正常时大l～2个数量级，造成附加温升，使吸收过电压能力大为降低，也加速了电阻片的劣化。
(4) 高次谐波冶金企业电网随着大吨位电弧炉、大型整流、变频设备的应用及轧钢生产的冲击负荷等的影响，使电网上的高次谐波值严重超标。
由于电阻片的非线性，当正弦电压作用时，还有一系列的奇次谐波，而在高次谐波作用时就更加速了电阻片的劣化速度。
(5) 抗冲击能力差氧化锌避雷器多在操作过电压或雷电条件下发生事故，其原因是因电阻片在制造工艺过程中，由于其各工艺质量控制点控制不严，而使电阻片的耐受方波冲击能力不强，在频繁吸收过电压能量过程中，加速了电阻片的劣化而损坏，失去了自身的技术性能。
过电压保护器炸裂损坏原因分析及应用改进
２ ０ １ ６年 第 ５期
过 电 压 保 护 器 炸 裂 损 坏 原 因分 析 及 应 用 改 进
能源 中心
摘
曾 维旭
要
本文介绍我厂 出现的过 电压保护 器在运行 中发 生炸裂的事件 ， 通过现 场的检查和 处理并 对发 生的原 因进
行分析 ， 提 出预 防措 施 以避 免 该 类 缺 陷 的 再 次 发 生 。
ｃ ． 在各种电压波形下放 电值均相等 ， 不受各
种 操作 过 电压波形 的影 响 ， 过 电压 保护 值准确 ， 保
护 性能 优 良 。 ｄ ．在系统 发 生 间歇 性 弧 光 接 地 过 电压 及 铁
采用 金属 氧化 物 避 雷 器 （ 有 ６个 ３ ５ ｋ Ｖ 站 之 前 采 用Ｂ Ｏ Ｄ， 后 改 成 ＭＯ Ａ， 其余 变电站均采用 Ｂ Ｏ Ｄ。 ２ ０ １ ０年 至今 ， 因过 电压保 护 器 本 身故 障 造成 的事
一
相， 打开 Ｐ ｒ ｒ 柜 门发现 Ｂ相 二 次空 开 跳 闸 ， 当 即 ｂ ． ３ ７ ２ 柜 断路器 本体 完好 ， Ｃ Ｔ试验 合格 ， 电缆
电压 上 升 至 １ ３ ８ Ｖ； 单相接地发生 ０ ． １ ７ ｓ后 ， 电机
恢复 ， 电压正 常 。
发生三相短路 ， ３ ６ ０柜 速 断 动 作 跳 闸 。３ ７ ２柜 内
烧 损痕迹 ， 电缆室前 柜 门观察 孔玻 璃炸 裂 ， 柜顶 冲 开 。３ ６ ０柜 下 的负载 电机 也 同时短 路 。进线 和 其 他 柜未 见异 常报 警 ， 进 一 步 检查 发 现 母 线 电压 少
・
４１ ・
２ ０ １ ６年 第 ５期
Ｌ Ｙ Ｓ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ — Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ＆Ｍ ａ ｎ ａ ｇ ｅ ｍｅ ｎ ｔ
10kV线路中避雷器顶部爆裂问题原因分析和解决方法(论文)
10kV线路中避雷器爆顶问题分析和解决方法000（广东电网公司佛山供电局，广东佛山 528100）摘要：10kV线路运行中的避雷器通常的故障表现是本体爆炸，造成线路接地跳闸，而这类型的故障占线路运行故障的大部分。
目前对于该类型的故障防范未能找到有效的技术防范措施。
本文通过对10kV线路中避雷器自身防护问题、爆炸原因分析，寻找有效可行的防止避雷器本体爆炸所导致线路跳闸的技术措施和方法，为有效降低10kV线路的接地跳闸率提供技术参考。
关键词：避雷器爆顶问题分析技术措施1.避雷器自身过电压防护问题避雷器是过电压保护电器，其自身仍存在过电压防护问题。
对于能量有限的过电压如雷电过电压和操作过电压，避雷器泄流能起限压保护作用。
对能量是无限（有补充能源）的过电压，如暂态过电压（工频过电压和谐振过电压的总称），其频率或为工频或为工频的整数倍或分数倍，与工频电源频率总有合拍的时候，如因某些原因而激发暂态过电压，工频电源能自动补充过电压能量，即使避雷器泄流过电压幅值不衰减或只弱衰减，暂态过电压如果进入避雷器保护动作区，势必长时反复动作直至热崩溃，避雷器损坏爆炸，因此暂态过电压对避雷器有致命危害。
如果已将全部暂态过电压限定在保护死区内不受其危害的避雷器，称之为暂态过电压承受能力强，反之称暂态过电压承受能力差。
碳化硅避雷器暂态过电压承受能力强，但由于运行中动作特性稳定性差，常因冲击放电电压（保护动作区起始电压）值下降，仍可能遭受暂态过电压危害。
无间隙氧化锌避雷器因其拐点电压（可近似地把参考电压当作拐点电压）偏低，仅2.21～2.56Uxg（最大相电压），而有些暂态过电压最大值达2.5～3.5Uxg，故有暂态过电压承受能差的缺点。
对暂态过电压危害有效防护办法是加结构性能稳定的串联间隙将全部暂态过电压限定在保护死区内，使避雷器免受其危害。
2.避雷器其连续雷电冲击保护能力有时高压电力装置可能遭受连续雷电冲击，连续雷电冲击是指两次雷电入侵波间隔时间仅数百μs至数千μs，间隔时间极短。
氧化锌避雷器损坏的原因及预防措施
氧化锌避雷器损坏的原因及预防措施氧化锌避雷器是一种非常有效的电网系统防御雷电过电压保护装置，它的特性可以保证其长期稳定运行。
本文对氧化锌避雷器的损坏原因进行了分析，并提出具体的预防措施，为电力系统氧化锌避雷器的可靠运行提供了技术参考。
标签：氧化锌避雷器接地电阻过电压阀片预防措施氧化锌避雷器具有无间隙、无续流、残压低等优点，是一种具有良好保护性能的避雷器。
装设氧化锌避雷器是保护电气设备免遭大气过电压损坏的主要手段，也是防护某些内部过电压的重要措施，因此在电网配电系统中广泛使用。
氧化锌避雷器在正常运行情况下，避雷器是不导通的，当配网线路遭受雷击过电压或系统过电压，作用在避雷器上的电压达到避雷器的动作电压时，避雷器就会导通，通过大电流，释放过电压能量并将过电压抑制在一定水平，减少了对电力设备的冲击，保护了电力设备的绝缘。
广东电网清远阳山供电局地处粤北山区，春夏两季雷电多发，电网设备易受雷击过电压冲击，所以配网线路、台变都基本上安装了氧化锌避雷器。
从这几年的运行经验来看，因氧化锌避雷器损坏造成线路跳闸、接地事故的情况时有发生，对我局的供电可靠性提高带来了比较大的影响。
现结合我局这些年氧化锌避雷器的运行情况，探讨氧化锌避雷器损坏的原因及预防措施。
1 氧化锌避雷器损坏的主要原因1.1 接地装置的接地电阻过大，造成对氧化锌避雷器反击反击现象是指接地导体由于地电位升高可以反过来向带电体放电。
当雷电击到氧化锌避雷器时，雷电流经过避雷器的接地体泄放到大地。
如果接地装置的接地电阻过大，它通过雷电流时电位将升得很高，不能放电，部分雷电流向避雷器或配变等设备反向冲击，造成反击使避雷器损坏，有时甚至击毁配电变压器。
粤北山区属于石灰岩地区，土壤的电阻率较大，要将接地装置的接地电阻做到很小在技术经济上不合算，因此接地电阻允许值相对较大。
而且我局一些地区的配电网由于运行时间久，缺乏资金整改，接地体存在腐蚀、损伤等情况。
从发生氧化锌避雷器的损坏的情况来分析，这些地区发生的事故数要比其他地区多得多。
FGB型复合式过电压保护器故障分析
FGB型复合式过电压保护器故障分析摘要：文章首先介绍了基于复合式过电压保护装置过电压原理，并结合913 10kv fgb型复合式过电压保护器故障实例，对过电压保护器故障原因及防范措施进行分析阐述。
关键词：复合式；过电压保护器；故障线路随着系统的日益扩大，电缆及非线性负载的普遍采用，操作过电压和谐振过电压越来越越严重，导致保护器动作越来越频繁，阀片老化速度加快，也使保护器的预期寿命相应缩短。
以致于，在系统谐振过电压等其它非正常条件下，保护器本身发生崩溃，进而引发开关柜内相间短路，给用户带来较大的经济损失。
本文结合fgb 型复合式过电压保护器故障实例，对故障原因及防范措施进行了分析阐述。
一、过电压保护过电压事故在中性点有效接地系统和非有效接地系统中均有发生，是电力设备损坏的主要原因之一。
过电压保护是一种使设备免受过电压伤害的方法。
具体描述：根据国标电力设备绝缘配合的要求人为地在系统中设置一系列绝缘薄弱点，使这些薄弱点与设备并联连接，这些绝缘薄弱点在系统电压呈截止状态。
当出现过电压时，这些薄弱点先于设备绝缘发生功能性击穿进入导通状态，消耗过电压的能量，并抑制过电压继续上升，达到设备免受过电压伤害的目的。
当过电压消失后，绝缘薄弱点自动恢复到截止状态具有以上所述绝缘薄弱点功能的器件称为过电压保护装置。
二、三相组合式保护器用于三相四线制电力系统中来限制存在于某两物体之间的冲击过电压的一种设备。
按照结构特征部分：无间隙：功能部分为非线性氧化锌电阻片（现在用的很少）；串联间隙：功能部分为串联间隙及氧化锌电阻片（大量广泛使用）。
在过电压保护选用要求上：当认为系统中只有相对地过电压时，采用普通单只避雷器限制对地过电压；如果系统中还有相对相之间的过电压时，采用两只普通单只避雷器的串联方式显然成本太高，而且没有真正起到有效的保护，大部分已用三相四星形方式的过电压保护器取代!同时实现了相间、相对地的保护。
采用四星型接线方式，相对相及相对地的保护水平相同，可大大降低相间过电压。
一起氧化锌避雷器爆炸事故分析
一起氧化锌避雷器爆炸事故分析摘要：避雷器是保证电力系统安全运行的重要保护设备之一，而氧化锌避雷器（metal oxide arrester，MOA）以其优异的电气性能逐渐代替其他类型的避雷器，成为电力系统的换代保护设备。
文中介绍了一起典型的MOA故障情况，并对造成MOA故障的原因进行了总结分析；同时，结合解体和运行工况详述了该次MOA发生爆炸击穿的原因，MOA自身设备的不良受潮是导致这次事故的主要原因。
最后，提出了一些反事故措施及合理化建议，确保及时掌握避雷器的运行状况，预防同类事故再次发生。
关键词：MOA；故障；电击穿；绝缘受潮0.引言电力系统在运行的过程中，经常遭受各种内部过电压或大气过电压的侵害，如果过电压值超过电气设备的耐压水平，就会造成电气设备事故，甚至使供电中断，影响电力系统的可靠供电。
为了减少过电压对电气设备的损害，都要在电力系统中装设避雷器，以确保电气设备稳定运行[1]。
本文对一起110kVMOA故障事故进行诊断分析，并结合变电站实际运行情况提出了一些改进建议。
1.事故简况某110kV某变电站110kV某线路差动保护动作，该线开关跳闸，重合闸动作不成功，2号主变三侧开关跳闸，2号主变失电。
同一时间35kV备自投，10kV备自投动作，35kV分段、10kV分段合闸成功，未对外甩负荷。
现场检查发现该线路A相避雷器爆炸，防爆孔已动作。
2.避雷器解体检查2.1外观检查事故发生后，对故障相避雷器拆卸和外观检查。
发现在避雷器端盖处有电弧烧伤痕迹，复合外套外表面多处出现击穿爆炸孔洞，击穿爆炸孔洞与环氧树脂绝缘套筒上防爆孔的位置一致，通过爆炸后孔洞可以清晰地看见内部环氧树脂绝缘套筒，避雷器伞裙上出现大面积放电后炭黑痕迹。
2.2解体检查分析事故后对避雷器进行了解体检查，发现端盖附近的环氧树脂绝缘套筒外表面有电弧击穿发展通道。
对端盖进行了拆除，取出压紧弹簧和氧化锌阀片。
观察发现，整个压紧弹簧和阀片外表面以及环氧树脂绝缘套筒的内壁在放电作用下已经完全被熏黑。
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氧化锌过电压保护器的爆炸原因分析
一、过电压保护器的额定电压和持续运行电压取值偏低
普通氧化锌过电压保护器（简称无间隙MOA）由于其没有间隙隔离运行电压和系统内部过电压，其实际就是一个非线性电阻元件（发热元件），长年累月地接在电网上承受着各种电压力，产生老化和热稳定问题，实际观测到由很多小电流相加累积成很大能量，超过少数几次大幅值的发热能量（过电压的冲击），无间隙MOA就站到了“第一道防线”了。
尤其是承受不住间歇性弧光接地过电压和谐振过电压的能量应力，极有可能成为接地故障点甚至发生爆炸。
而带串联间隙的三相组合式过电压保护器（我公司简称TBP）就成功避免了以上问题：
1、采用氧化锌非线性电阻和放电间隙相组合的结构，使两者互为保护。
放电间隙使氧化锌电阻的荷电率为零，氧化锌的非线性特性又使放电间隙动作后立即熄弧，无续流、无截波，放电间隙不再承担灭弧任务，提高了产品的使用寿命。
2、电压冲击系数为1，在各种电压波形下放电值均相等，不受各种操作过电压波形的影响，过电压保护值准确，保护性能优良。
3、采用四星形接法，可将相间过电压大大降低，与常规过电压保护器相比，相间过电压降低了60～70%，保护的可靠性大为提高。
4、采用硅橡胶外套和高压电缆外引结构的TBP具有易安装、密封性强、体积小、耐震（振）动等优点。
可直接安装在开关柜的手车底盘上及消弧柜或互感器室内。
5、在系统发生间歇性弧光接地过电压及铁磁谐振过电压，其能量小于2ms400A
（特殊要求时可做到2ms600～800A）方波冲击能量时，TBP可以起到保护作用。
二、过电压保护器的选型有误
有些生产单位会自己选择购买过电压保护器，特别是在氧化锌过电压保护器还不很普及的时候，以为与阀型的一样，对其的特殊性无所适从。
由于保护对象的不同，TBP分为A型（保护电动机型），B型（保护发电机、变压器、开关、母线线路）和C型（保护电容器）。
由于电动机的保护值（以10kV为例：电动机的保护值为17.2kV，母线保护的值是23.2kV，电容器保护的值是24.4kV）相对较低，如果用在了保护母线或电容器上，其就有可能发生爆炸；反之用B 型或C型的去保护电动机，就起不了保护作用。
所以在设计及安装时，一定不能把过电压保护器的型号选错。
另外，过电压保护器的使用与海拔也密切相关，一般的组合式过电压保护器完全能满足海拔2000米以下的使用环境。
但当海拔超过2000米时，订货时一定要特殊注明，这样方便我公司在生产过程中严格按照海拔的高度对过电压保护器的保护电压值进行适当调整，避免在高海拔使用过程中由于保护电压值不当而造成过电压保护器的破坏甚至爆炸事故的发生。
但同行业的一些公司就忽略了这些因素，只是在字面上提到海拔，而实际生产过程中还是按照一般海拔高度的过电压保护器进行生产，人为制造了过电压保护器运行中的隐患。
这也是过电压保护器事故或爆炸的原因之一。
三、过电压保护器自身通流容量不够
通流容量是由SiC过电压保护器沿用下来的概念，即2ms方波冲击耐受试验电流。
过电压保护器的国标中（无论无间隙MOA，还是带串联间隙的组合式
过电压保护器）其2ms方波冲击电流不小于400A。
按规程规定，系统产生的过电压的储能小于氧化锌过电压保护器的通流能力时才可用氧化锌过电压保护器限制过电压，如果系统产生的过电压通流能力大于过电压的通流容量，极易造成过电压保护器“不堪重负”而爆炸。
而一些公司由于竞争或利益最大化的一些因素，不仅不能严格按照国标进行生产，还偷工减料，大大降低了2ms方波冲击电流，有些甚至连100A都达不到，这种小容量的过电压保护器为其运行中发生爆炸埋下了隐患（这是最近电力系统中过电压保护器爆炸的重要原因之一）。
我公司严格按照国家的标准进行生产，而且还率先研发了一种专门使用于过电压发生频率大、海拔高度高的大容量过电压保护器（我公司简称LKDB）,其2ms方波冲击电流不小于达到600～800A，大大提高了对保护对象的保护。
注：要满足2ms方波冲击电流不小于400A，对相应的氧化锌电阻片的直径和电位梯度都有严格要求，一般要满足此要求，氧化锌电阻片直径不小于42mm，电位梯度不小于2.0kV/cm。
四、受潮、老化、污秽的影响
受潮的原因主要与产品的生产、运输等有关，其主要原因与生产过程中没有严格对环境进行要求（正常的生产环境对温度、湿度都有严格要求，尤其是间隙，一旦温湿度达不到要求，极易发生爆炸，这也是电力系统中过电压保护器爆炸的重要原因之一）。
受潮的途径有两个：一是密封不良使潮气或水分侵入，密封垫的质量和组装工艺是关键；二是产品元件受潮或装配车间不合格造成的。
外部污秽可能引起过电压保护器表面电压分布不均匀,有可能使过电压保护器局部发热。
这就要求过电压的相与相、相与地的距离满足系统的要求，而且使用
的绝缘材料（如过电压底盒、硅胶套、硅胶电缆等）要求比较高。
我公司对生产环境要求非常严格，完全按照规定的温湿度进行控制和生产，并对主要元器件进行严格的烘烤和除湿，杜绝了间隙等元器件因受潮而引起的过电压保护器的故障或爆炸事故。
但有些厂家有的是限于生产环境的因素，有的是因为管理的问题，使得主要元器件的温湿度达不到生产要求，人为因素埋下过电压保护运行中的事故甚至爆炸的祸根。