10 kV配电线路上避雷器故障分析及防范措施

邓国宙

(广东电网公司清远英德供电局，广东 清远 513000)

0 引言

随着我国城市化进程的不断加快，市场电力需求量也越来越高，电气设备的投入使用量也越来越大，为提高电气设备的安全性和可靠性，在10 kV配电线路上加装瓷外套金属氧化锌避雷器。但在日常运行中，10 kV氧化锌避雷器经常由于阀片侧面高阻层裂纹、避雷器内部受潮、雷电冲击电流等原因被击穿导致线路跳闸，从而导致设备绝缘性能降低，发生故障。因此加强10 kV配电线路避雷器的故障及具体防范措施研究，对电力系统的稳定运行有着重要意义。

1 避雷器故障分析

1.1 阀片侧面高阻层裂纹导致的故障

1)事故分析。在2019年3月20日，望埠供电所接到调度通知，110 kV望埠变电站10 kV青石干出现接地故障。在事故发生后，供电所组织运维人员分组巡视分段试送，发现10 kV青石干#34塔的避雷器被雷电击穿。通过解体避雷器发现，在其内部未发现金属锈蚀情况，运维人员在避雷器侧面绝缘层发现有细微裂纹，通过对电阻片进行绝缘电阻测量，测试值全部为0 MΩ，故导致避雷器被击穿。

2)阀片侧面高阻层出现裂纹的原因。高阻层的避雷器绝缘釉是由有机材料配制而成的，而侧面绝缘层则是通过高温烧结而成。当阀片与侧面高阻层的热膨胀系数出现较大差异时，会导致避雷器绝缘釉出现细微的裂纹，降低了避雷器绝缘釉的绝缘强度，在过电压情况下，就会出现闪络现象。为妥善解决闪络故障，应在避雷器阀片和外绝缘筒之间的空腔填充温度比较高的注胶，同时在高温注胶时，应尽量减小避雷器阀片与侧面高阻层热膨胀系数之间的差异，避免引起避雷器阀片侧面高阻层出现裂纹。

1.2 避雷器内部受潮导致的故障

1)事故分析。2019年11月，天气晴朗，环境温度为24℃，望埠供电所运维人员对110 kV望埠变电站10 kV同心干#2塔进行红外测温过程中，发现10 kV同心干#2塔小号侧B相避雷器底部瓷套温度为43.6℃，通常情况下正常相温度为30.5℃，而避雷器温差标准应≤0.5℃。从数据分析出10 kV同心干#2塔小号侧B相氧化锌避雷器异常发热，避雷器底部瓷套存在严重缺陷。随后运维人员安排对其进行更换。该避雷器为瓷外套外绝缘结构，通过对B相避雷器进行解体发现，瓷套底部铁质抱箍盘内部金属配件锈蚀严重，密封功能失效，B相避雷器内部金属配件锈蚀和电阻片严重受潮，绝缘损坏，对B相避雷器进行绝缘电阻测量数值为0 MΩ，若遇到雷击B相避雷器将会被击穿，而引起线路故障。

2)避雷器内部受潮的原因。避雷器内部受潮的原因主要包括以下几个方面：①避雷器在安装前，未彻底烘干滞留在阀片及内部零部件上的潮气。②避雷器瓷套裙边胶合处有裂缝、密封圈未焊死，易于进入潮气及水分。③密封垫圈老化开裂后，失去密封作用，潮气和水分沿螺钉缝渗入内腔等都会造成避雷器内部受潮。

1.3 雷电冲击电流导致的故障

1)事故分析。2019年7月，望埠供电所运维人员在线路巡视时，发现在10 kV青石干线上有1个避雷器发生爆裂，运维人员及时更换避雷器，以保证线路正常运行。稍后通过对该避雷器解体，发现4片阀片，其中2片破碎，2片裂开，并对避雷器的外观进行详细检查，未发现闪络痕迹，由此说明过电压是直接作用于避雷器上的。当避雷器阀片耐受雷电冲击能力较差时，在雷电冲击电流的作用下，直接导致阀片破裂及相关外套管爆开等问题产生。

2)雷电冲击的故障原因。根据国家避雷器耐雷水平生产标准，10 kV系统中避雷器能承受2次65 kA(或40 kA)的雷电流冲击，避雷器中流过雷电流主要分为雷电直击和沿线路来波2种。当雷直击杆塔雷电流超过65 kA(或40 kA)时，线路会出现多相闪络现象，引起相间短路速断跳闸。但是由于短路速断跳闸现象是不可能出现在线路单相接地故障中，因此说明雷电直击产生的雷电流一定是低于65 kA(或40 kA)的，故而雷电直击不可能造成避雷器故障。

当避雷器遭受雷电冲击电流过量且电流密度较大时，而阀片上的冲击电流也没有均匀分布，导致阀片上局部雷电冲击电流密度超过其允许极限值，造成避雷器中的阀片破裂，如果阀片电流能量冲击过大，则会使阀片发生破碎、爆炸。

2 具体防范措施

上述通过几起避雷器故障案例分析，针对不同故障采取不同应对措施。除上述措施外，在实际运行管理中，为确保避雷

器安全运行，还应做好以下几个方面防范措施。

2.1 做好避雷器的检验工作

为提高避雷器安全运行的可靠性，避雷器的检测水平也是极其重要的。对采购的避雷器应抽样检查，检测关键部件、密封性能等，并进行密封试验；安装前，检查避雷器外观，确保外观是否保持良好，并对其绝缘电阻值进行测量是否不小于1 000 MΩ；安装后，要严格按照验收规范做好验收工作。

2.2 避雷器要可靠接地

首先应直接固定避雷器的接地螺栓与接地线，然后按照横担、沿接地引下线进行有效接地，确保各链接部位牢固可靠，以确保整个接地系统的完整性，而且要保证其连接的接地地网的电阻值要在4 Ω以下。在焊接中采用螺栓连接，避免出现缝隙或杂物混入，影响避雷器的使用寿命。

2.3 提高阀片的能量耐受能力

为避免避雷器阀片侧面高阻层出现裂纹，应将阀片的能量耐受能力提高到65 kA以上。

2.4 加强对避雷器的日常巡视

避雷器是电力运行中不可缺少的设备之一，其运行的稳定性直接关系着电力系统供电的稳定性。因此，在其运行中应加强对避雷器的日常巡视。以“基础热像”为根据的红外诊断方法是当前避雷器常用的故障诊断方法，能有效诊断故障状态下的热场，温度升高变化，以及阀片受潮或者老化缺陷等问题。当检测避雷器温差达0.5℃～1℃时，应立即进行停电检查和试验；还需对地下连接部位进行检查，以防发生锈蚀影响接地电阻，使雷击电流不能快速流入大地，残余的雷电冲击电流会导致避雷器发生故障；定期对避雷器的外观进行检查，确保是否存在闪络、破损等，发现问题应及时进行更换处理。此外，电网检修运维人员还应不断提高自身检修水平，熟练掌握避雷器故障分析及处理方法，积极开展带电检测工作，以减轻避雷器故障给电网运行带来的影响。

3 结语

在电力运行过程中，提高10 kV配电线路的供电质量，对供电企业的经济效益和社会效益有良好的促进作用。上述通过对望埠供电所10 kV青石干、10 kV同心干发生避雷器故障的产生原因及处理措施进行分析，通过实际运行经验总结出几种避雷器故障的防范措施，为10 kV配电线路的可靠性、电网运行的安全性和稳定性提供保障。