10kV开关柜避雷器故障处理研究
摘 要：开关柜的主要作用是在电力系统进行发电、输电、配电和电能转换的过程中进行开合控制和保护用电设备。本文主要介绍10kV开关柜避雷器的故障原因，并从加强设备养护、健全管理体系、推动设备升级、优化负荷线路四个方面探究10kV开关柜避雷能力的提升路径，旨在进一步优化电力系统安全环境。
关键词：10kV开关柜;避雷器;设备养护;故障处理
引言：随着我国电力系统建设进程的不断推进，10kV开关柜避雷器故障处理已成技术热点，直接影响着用电安全。目前，10kV开关柜可分为交流开关柜和直流开关柜，主要由断路器、隔离开关、负荷开关等部件构成，考虑到雷击对电力系统的不良影响，加强10kV开关柜避雷器故障处理至关重要。
1.10kV开关柜避雷器故障原因
通过对10kV开关柜避雷器的故障问题进行深入分析，发现原因主要包括避雷器阀片侧面高阻层裂纹、避雷器内部受潮、雷电冲击电流、互感器选型问题和接地网等，其中避雷器阀片侧面高阻层裂纹的主要故障表现为接地故障且绝缘电阻为0，故障原因一般为阀片与侧面高阻层的热膨胀系数出现较大差异;避雷器内部受潮的故障表现为避雷器底部瓷套温度明显上升且内部金属部件锈蚀严重，主要原因为设备安装前受潮或开关柜密封不当;雷电冲击电流的故障表现主要为阀片破裂及相关外套管爆开，故障原因一般为雷击电流超过设备负荷导致线路故障;互感器选型原因所导致的10kV开关柜避雷器故障主要体现在C相接地现象明显，高压室受到影响，烟感报警系统被触发等，在这种情况下，管理人员或检修人员无法深入检查站对设备进行维护，同时，该原因所导致的10kV开关柜变电器故障还具有频发性特征，不利于维护电力系统的稳定运行状态，一般来说，10kV开关柜避雷器系统需根据实际受压情况选择电压互感器，半绝缘电压互感器将直接影响设备使用寿命。就接地网原因所导致的10kV开关柜避雷器故障而言，故障发生后，相关主设备的电阻值将快速上升，继而导致电压无法通过接地网泄压，避雷器长期处于过压状态，并最终被击穿损坏，无法发挥原有避雷效应。
2.10kV开关柜避雷器故障预防处理措施
2.1加强设备养护
10kV开关柜避雷器故障的预防处理是有效延长相关电气设备使用寿命，提高系统运行稳定性的关键环节，以下对加强设备养护提出相关建议：
首先，相关技术人员应从全局出发，制定较为完善的设备管理流程，针对不同的负荷环境，提高设备管理的针对性和有效性，例如，针对雷击电流所导致的避雷器故障，技术人员在设备养护中应精细化分析过往雷击事件中阀片上冲击电流分布的均匀性，以有效调整设备的电流承载能力;其次，在10kV开关柜避雷器设备养护过程中，应有效融合现代化信息技术，如在线监测技术等，技术人员可基于10kV开关柜避雷器检修工作的具体情况，完成相关设备、线圈电流、振动信号的在线检测，同时在在线监测过程中，还应致力于开展设备常见故障预防分析，并利用客观设备相对值比较法，对具体设备进行运行效果评价，导出运行注意点和养护要点，延长设备使用寿命。最后，在10kV开关柜避雷器故障预防处理中应制定较为完善的管理规划，使设备管理人员能够按照具体设备管理规程对设备运行状态进行监管，以提高设备养护的及时性和有效性。例如，可在10kV开关柜避雷器设备养护过程中充分明确设备维护标准，并制定设备的运行指标，包括开关柜密封指标、防潮标准及空间内部的湿度系数等，以提高养护工作的实效性，督促设备管理人员全面提升对10kV开关柜避雷器故障预防处理的重视程度，并积极开拓技术视野，积累工作经验，提高故障处理水平。
2.2健全管理体系
中国电器工业协会电控配电设备分会信息显示，2017年～2020年，我国开关柜产量分别为48.54万面、45.85万面、44.49万面和44.02万面，由此可知，我国仍旧具有较大的开关柜应用需求。可通过深入健全管理体系，提高10kV开关柜避雷器故障处理水平，以下对其提出相关建议：
首先，电力系统管理人员可从实际情况出发，深入挖掘10kV开关柜变压器的故障来源和故障表现，并构建现代化的信息体系，实现故障信息的全面录入，以支持后续管理工作的合理开展。其次，在健全管理体系的过程中，应有效融合相关现代化信息技术，如数据挖掘技术、物联网技术等，其中，数据挖掘技术可用于构建10kV开关柜避雷器信息数据库，全面整合避雷器设备运行环境以及雷击影响，动态掌握避雷器接地电阻数值，以数字化的信息传递方式支持管理人员完成设备的常态化管理和精细化管理，而物联网技术在10kV开关柜避雷器故障处理中的应用可有效支持相关技术人员实现设备的远程维护和管理，能够有效避免避雷器故障后，高压室冒烟严重，烟感报警系统被触发，无法进入检查站抢修设备的问题，通过有效布设传感器，技术人员能够实现设备的远程管理和操控，以便在发现运行风险后及时关闭运行系统，降低事故危害。最后，在健全管理体系的过程中应从全局角度出发，全面更新管理意识，满足实际管理需求。
2.3推动设备升级
面对日益提升的电能需求量，我国在电力系统建设中投入了大量的人力、物力和有力政策，使得电力环境日益完善，但同时复杂原因所导致的电力风险也与日俱增。10kV开关柜避雷器的合理应用有助于降低雷电天气中开关柜的运行风险，提升整个电力系统的安全运行系数，可通过推动设备升级，完成10kV开关柜避雷器的故障处理，以下对其进行介绍：
首先，在设备升级过程中，相关技术人员应基于电力系统的安全运行需求，完成10kV开关柜避雷器设备状态分析，通过布设传感器全面整合设备的运行信息，并与正常运行信息进行比对，有效导出实际需求，并制定合理的设备升级方案。其次，在推动设备升级的过程中应从长远角度出发，致力于搭建现代化、自动化的设备运行体系，以支持10kV开关柜避雷器运行系统具备智能化的故障报警和故障定位功能，有效辅助设备管理人员完成故障的针对性修复和设备养护。最后，在推动设备升级的过程中，相关技术人员应全面加强对互感器选型的重视程度，并对开关柜内避雷器的接地引下线进行改造，采取适当消谐措施进一步增加电压互感器的抗谐能力[1]。
2.4优化负荷线路
中电联信息显示，2014年～2020年，我国全社会用电量增速分别为5.56%、0.96%、4.88%、6.58%、8.69%、5.33%和3.10%，由此可知，未来一段时间内，电力系统的总体负荷还将持续增长。在这种情况下，10kV开关柜避雷器的过压风险将明显提升，可通过优化负荷线路，提高10kV开关柜避雷器设备的运行稳定性，以下对其提出相关建议：
首先，考虑到不同负荷环境下互感器的應用稳定性具有明显差异，在优化负荷线路时，可提升互感器选型的针对性，根据不同类型电压互感器所导致的避雷器频繁故障问题，技术人员可通过开展接线实验，对不同互感器的运行状态进行模拟，并结合实际的互感器运行环境对负荷线路的具体负荷情况进行调节，降低10kV开关柜避雷器故障发生风险。其次，在优化负荷线路的过程中应考虑到电压互感器的并联运行情况，避免系统不对称产生高幅值铁磁谐振过电压，通过合理控制并联数量，实现10kV开关柜避雷器故障的有效预防。再次，负荷线路的优化是延长避雷器设备使用寿命的有效措施，技术人员可根据实际情况设置防谐方案。最后，可通过对低负荷线路进行停运处理，完成谐振过电压的全面消除，避免容抗增加所导致的避雷器故障问题，进一步满足保护接地需求[2]。
结论：总而言之，当前我国正处于电力环境建设的关键时期，基于10kV开关柜避雷器对电力系统稳定性的影响，相关技术人员应根据10kV开关柜避雷器的故障原因，合理加强设备维护，健全管理体系，推动设备升级，优化负荷线路，延长10kV开关柜避雷器的使用寿命。
参考文献：
[1]王雅.开关柜、环网柜设备运行问题分析及对策[J].现代制造技术与装备，2019(09)：141-142.
[2]陈博栋，包艳艳，等.10kV开关柜金属氧化物避雷器局部放电精确定位及缺陷分析[J].电瓷避雷器，2019(03)：118-122.
作者：廖传敏
云南电力集团有限公司
YUNAN ELECTRIC POWER GROUP CO.LTD
YH5WS-17/50-B便检式避雷器
工作报告
云南省滇东电业局
EAST YUNAN ELECTRIC POWER BUREAU
二00一年五月
地址：云南省曲靖市 Add：Qujing YunNan 首先我代表项目组对各位领导、各位专家在百忙中抽空到我局，对我们这一项目进行鉴定验收，对我们工作进行指导，表示忠心的感谢!现在我代表项目组作：
YH5WS-17/50-B便检式避雷器工作报告
一、问题的提出
目前，在我国随着工农业生产的发展和社会用电质量需求的不断提高，对送电线路供电可靠性的要求也越来越高。目前，电力系统10kV线路均采用氧化锌避雷器，按《电力设备预防性试验规程》规定，10kV线路氧化锌避雷器每年须进行预防性试验。以往必须将10kV线路停电后，才能进行预防性试验。同时，因10kV线路避雷器一般安装于构架4米以上的地方，试验难度大，所需停电时间长。这样，不但影响可靠性和试验人员的安全性，而且因10kV线路多是直接用户线路，停电将严重影响供电量和本企业的社会形象。因此，这一直是困绕供电企业的一道难题。
二、立项
我局自1998年便开始进行了10kV线路避雷器不停电检测的探讨工作，由于各种因素的影响一直没有大的进展。1999年编写了“10kV线路避雷器不停电检测研制”科技项目申报建议书，并向省公司科技处进行了科技项目申报，引起省公司和众多供电企业的关注。1999年获省公司批准立项，省公司以云电集技[1999] 53号文，2000年2月正式下达我局执行。
三、工作的开展
2000年3月，在创一流检查验收后，我局及时成立了以生计科、变电公司为主的实现10kV线路避雷器不停电检测科技项目工作组，并进行
1 了明确分工，并制定了方案，确保了该项工作的顺利进行。
2000年5月，根据项目组商定的10kV线路氧化锌避雷器不停电检测支架初步原型，准备进行制作。由于我局没有加工、制造10kV线路氧化锌避雷器不停电检测支架和相关接头的能力，与曲靖有关制造企业联系进行加工，因各单位提出的加工费用高(主要是模具费)、加工期长，无法满足我局的要求。后与个旧电瓷厂联系，获得个旧电瓷厂的积极支持，因此与该厂建立合作关系。
项目组(含个旧电瓷厂)经过多次反复试验，终于于2000年9月制作出了初步样品，在听取各方面的意见后，进一步进行改进。当年10月生产了11组(33只)10kV线路避雷器不停电检测装置，在我局110 kV曲靖站9条10kV线路上进行了安装和带电实际操作试验。
四、效果的验证
通过安装和实际操作试验，验证了该装置一是不改变原构架结构，安装方便;二是避雷器取下和装复方便，可以在线路不停电的情况下，随时按《电力设备预防性试验规程》规定对避雷器进行相关试验和对存在问题的避雷器进行更换，实现了10kV避雷器不停电检测。
按10kV线路最小电流630A计，每年按期在带电的情况下对避雷器进行相关试验，少停电最少8小时计算。则每年每条10kV线路减少停电损失电量为：3相×相电压×相电流×时间=3×10(kV)÷√3×630(A)×8(h)=87298(kV A.h)。折合电费：87298(kV A.h)×0.23(平均电价：元/ kV A.h)=20079元。
根据现每组10kV线路避雷器不停电检测装置价：3×430元=1290
2 元。5年产生净效益总额 = 直接经济效益 - 实施总费用=5×20079元-[1290元(设备费)+600(材料及安装费)]=98505元。投入产出比 = 实施总费用:净效益总额 =[1290元(设备费)+600(材料及安装费)]: 98505元=1890:98505=1:52>>1:5。由此可见，经济效益是非常可观的。若原有氧化锌避雷器，则只购支架，费用更低，投入产出比更高。
我局10kV线路避雷器不停电检测装置投入运行，将大大减轻试验人员的劳力强度，提高工作效率，可以真正按《电力设备预防性试验规程》规定，按期在不停电的情况下对避雷器进行相关试验，并随时带电对避雷器进行更换。确保10kV线路的安全性，进一步提高我局10kV线路的供电可靠性以及企业的经济效益和社会效益。
五、正式产品的生产和销售
通过实际应用验证，该项目实现了10kV线路避雷器不停电检测。但由于试制品整体重量偏重，给带电实际操作造成一定困难，同时试制品工艺质量不高。因此，进一步减轻重量，提高整体质量，势在必行。经与合作方个旧电瓷厂协商后，共同投资近50万元用于购买和定制模具用于正规产品生产。
正式产品命名为YH5WS-17/50-便检式避雷器，已于2月出厂，于3月正式开始在我局城网和部分变电站推广使用。
在广泛听取各电力公司的意见，根据农网和部分老旧城网特点和要求，于4月再次对该产品进行改进，降低了成本，进一步减轻了整体重量，增加了与不同构架的安装的简便装置和倾斜度，更加方便安装和操作。
正式产品由我局物资经销公司总经销，目前已有部分省内电力企业
3 开始进行咨询和准备购买。
该装置初步定价：430元/只(相)(含10kV氧化锌避雷器)。 若原有氧化锌避雷器，则只购支架，费用更低。随着产量的提高，形成规模化生产，成本还可逐渐降低。
六、下一步工作
作好这一科技成果及产品的鉴定工作，同时不断改进和完善，使之能更广泛地适应不同构架、不同用户的需要，以便在省公司范围内全面推广使用，以提高全省10kV线路的供电可靠性以及电力企业的经济效益和社会效益，为云南电力做出应有的贡献。
今后随着产品生产规模不断扩大，还将向整个西南地区推广、销售。
滇东电业局10kV线路避雷器不停电检测科技项目工作组
2001年05月25日
中央变电所35KV避雷器安装、更换隔离开关及
单回路运行的安全技术措施
一、中央变电所35KV避雷器安装施工
(一)概况
为了确保中央变电所避雷效果，提高矿井抵抗自然灾害的能力，保证我矿在雷雨季节的安全供电，现准备将试验好的避雷器安装在35KV线路356
7、3565两回路受电端，安装施工期间35KV线路单回路运行，为保证矿井供电及施工安全特制定本措施。
(二)安装避雷器施工方案
施工开始前，将施工回路由备用状态转为检修状态。合理安排劳动组织，尽可能缩短施工工期，减少单回路运行的时间。
(三)技术安全措施
1、施工前做好充分的准备工作，各种所需的器材、工具、材料准备齐全。
2、每次施工前要指定施工负责人和安全负责人，负责施工的安全，安全负责人要对所有施工用具，登高板、保险带等检查完好，合格后方可使用，并对施工现场进行安全确认，符合安全条件后方可施工。
3、所有参与施工人员必须服从施工负责人的统一指挥。
4、人员在梯子上作业时，要有专人扶梯子。
5、登高作业时，作业人员对所使用的工具、器材要拿稳并留绳，防止坠落，不得上下抛掷工具、器材。
6、安装作业时，不得破坏供电线路的完整性，保证施工线路具有应急备用的能力。
7、避雷器安装搬运时留绳要牢固，要轻拿轻放，避免损坏。
8、登高作业人员要佩带合格的保险带，保险带要挂在可靠位置。
9、在安装35KV避雷器引下线时，施工人员必须站稳扶牢，在施工位置下方，不得有人员逗留，要有专人负责警戒。施工结束后，全面检查无误后方可送电。
10、施工前应与市供电局调度联系好，联系时要用录音电话。
11、所有倒闸操作必须严格执行两票工作制，一人操作，一人监护，经验电、放电确认无误后，合上中央变电所内该施工回路接地刀闸。
12、用绳子拉避雷器时，要绑紧系牢。
13、带电范围区域要用围绳围住，人员不得随意进入。施工现场设专人警戒，闲杂人员不得靠近。
14、每次施工完毕，应认真检查、清理现场，确认无误后，方可离开现场。
15、每次施工要有管技人员跟班，施工前向所有参与施工人员贯彻本措施，并签字。
二、更换35KV隔离开关
(一)概况
我矿地面变电所35KV线路部分隔离刀闸为70年代产品，使用年限较长，设备老化氧化严重，经常有过热现象。现准备进行更换。为保证此次更换施工安全和施工期间的供电安全，编制本措施。
(二)施工任务及方案
中央变电所共需更换4 组隔离开关，两组所用变压器高压侧隔离开关，两组电压互感器高压侧隔离开关。
更换所用变压器高压侧隔离开关时，采用单回路供电，两台变压器分列运行;更换电压互感器高压侧隔离开关时，采用6KV侧两段母线并列运行、单台变压器供电。
更换隔离开关时与市供电局联系好，将施工回路35KV线路转为检修状态。
(三)施工安全技术措施
1、施工前做好充分的准备工作，各种所需器材、备件、工具准备齐全。
2、施工前对新隔离刀闸及操纵机构进行检查试验，并认真校核设备尺寸，无误后方可施工。
3、每次施工前要指定施工负责人和安全负责人，负责施工的安全，安全负责人要对所有施工用具，登高板、保险带等检查完好，合格后方可使用，并对施工现场进行安全确认，符合安全条件后方可施工。
4、所有参与施工人员必须服从施工负责人的统一指挥。
5、人员在梯子上作业时，要有专人扶梯子。
6、登高作业时，作业人员对所使用的工具、器材要拿稳并留绳，防止坠落，不得上下抛掷工具、器材。
7、登高作业人员要佩带合格的保险带，保险带要挂在可靠位置。
8、拆除作业时，不得破坏供电线路的完整性，保证施工线路具有应急备用的能力。
9、隔离刀闸搬运时留绳要牢固，要轻拿轻放，避免损坏。
10、用叉车搬运隔离刀闸时，在叉车前绑上木板作为平台，刀闸放在平台上要平稳牢固。司机开车时要缓慢运行，防止损坏设备或碰坏变电所其他设施。
11、施工前要与市供电调度联系好，联系时要用录音电话，所有倒闸操作必须严格执行两票工作制和复诵制，一人操作，一人监护，经验电、放电确认无误后，合上中央变电所内施工回路接地刀闸。倒电指令必须有施工负责人发出。
12、在拆除施工时，施工人员必须站稳扶牢，在施工位置下方，不得有人员逗留，要有专人负责警戒。
13、用绳子拉隔离刀闸时，要绑紧系牢。
14、施工人员在施工时正常活动范围与带电设备的安全距离不得小于1米。施工中所用的较长工具或材料不得扛在肩上，也不得竖直拿着行走。
15、带电范围区域要用围绳围住，人员不得进入带电区域。施工现场设专人警戒，闲杂人员不得靠近。
16、安装紧线时用力要适中不得用力过猛损伤紧线螺栓。
17、每次施工完毕，应认真检查、清理现场，确认无误后，方可离开现场。
18、施工期间派专职电工在变电所监视运行，科值班人员坚守岗位，随时接听值班电话。
19、单台变压器运行期间，变电工对变压器运行电流、电压进行监视，发现异常及时汇报。
20、更换施工开始前，事先准备3根70㎜2钢芯铝绞线和足够线夹。当35KV运行线路或运行变压器发生意外故障而无法运行时，立即停止施工，用钢芯铝绞线跨接所更换隔离刀闸来应急供电。
21、每次施工要有管技人员跟班，施工前向所有参与施工人员贯彻本措施，并签字。
22、烧焊报告另行审批。
三、35KV线路安全运行措施
1、在施工前对运行线路进行一次全面的巡视，发现问题及时处理，确保运行线路在施工期间的可靠运行。
2、施工期间机电科派专人对运行线路按照规定的巡视内容不间断巡视，将巡视情况及时向变电所当班人员汇报，并做好巡视记录。如发现异常现象及时向科值班人员汇报，对威胁线路安全运行的外单位施工，现场及时制止并汇报科值班。
3、与淮北供电调度联系，施工时间段应选在晴好无风天气进行，避免不可抗力导致供电中断。
4、施工期间派专职电工在变电所监视运行，科值班人员坚守岗位，随时接听值班电话。
5、机电科组织抢险队伍随时待命，并备齐各种材料、器具。随时做好线路应急抢修的准备。
6、施工前组织有关人员对掉电事故应急预案进行演练，提高处理突发事故的能力，减小突发事故对我矿造成的损失。
四、事故处理应急预案
(一)成立应急小组 矿应急小组：
组 长：刘 峰(总工程师)
成 员：赵卫国(机电副总) 刘名李(通风副总)
闫守春(安全副总) 朱 昊(采煤副总) 刘 彤(掘进副总) 肖大勇(调度所长) 蒋同清(机电科长) 孙远超(保运区长) 徐光文(通风区长)
机电科内部应急小组： 组长：蒋同清、沈彬
副组长：赵祥顺、曹安心、段宏德、陈培刚、周俊
成员：冯文东、陈辉、王连宗、李本刚、白卫东、陈路路、郑如杰 值班电话：8030、4995161
(二)应急预案启动程序
1、当班变电工在全矿掉电后，应立即向矿调度所、科队值班汇报。一名变电工与供电调度取得联系，询问事故原因及事故性质，另一名变电工做好恢复供电前的准备工作。
2、队值班立即会同值班电工一起赶赴地面变电所，判断事故类型，并做好应急处理的准备工作。
3、科值班人员立即汇报矿调度所及其内部应急小组组长，矿调度所通知矿应急小组组长。
4、矿应急小组组长及成员接到通知后应迅速前往调度所指挥处理。
5、机电科内部应急小组成员组织抢险队伍紧急集合待命，做好事故抢险的一切准备。
6、相关车间人员要在电话旁待命，随时接受应急小组的指令，并按指令要求进行操作。
7、应急小组随时接受上级的指令，并按指令指挥事故处理。
8、矿应急处理指挥部设在矿调度所，机电科内部应急处理指挥部在中央变电所及事故现场。
(三)应急预案实施程序 ⑴马庄区变上一级电源出现故障
1、一名变电工和供电调度取得联系，确定事故类型，另一名变电工做好恢复供电前的操作准备。矿应急小组通知各风井司机、Ⅱ水平泵房司机及井下各采区变电所变电工原地待命，做好恢复送电的准备。
2、待35KV 运行线路受电后，变电工按操作程序逐步恢复供电，整个操作过程要有电工现场监护。
各风井司机在6KV受电后，立即确认风机电源是否有电，并按操作规程启动风机，向应急小组汇报风机运行状况。
Ⅱ水平泵房司机在6KV受电后，按操作规程恢复供电。司机做好各开关柜运行监视。
各采区变电所变电工在总高防开关电源受电后，按照先总后分、先高压后低压、先局部通风用电后生产用电逐级恢复送电。
各车间恢复供电后要及时向矿应急小组汇报恢复情况及设备运行状况。
⑵运行回路线路故障
1、一名变电工和供电调度取得联系，确定事故类型，若运行线路可以继续运行，另一名变电工做好恢复供电前的操作准备。矿应急小组通知各风井司机、Ⅱ水平泵房司机及井下各采区变电所变电工原地待命，做好恢复送电的准备。
2、若运行线路不能再继续运行，施工人员立即停止施工，做好恢复供电的准备工作，变电工做好倒回路操作准备。施工线路具备运行条件后立即与供电调度联系，对线路进行送电恢复供电。应急小组通知各风井司机、Ⅱ水平泵房司机及井下各采区变电所变电工原地待命，做好恢复送电的准备。
3、若两回路均无法正常运行，应迅速启动矿井停电应急预案。
4、变电工和供电调度取得联系，做好对线路抢修的先期准备。变电工及风井司机在车间待命。
5、抢险队伍带齐必要的器材、工具迅速赶往事故地点进行应急抢修，抢修有专人指挥。
6、抢修结束线路具备运行条件后，迅速与淮北供电调度联系，恢复线路的供电。
7、等35KV线路受电后，变电工按操作程序逐步恢复供电，整个操作过程要有电工现场监护。
8、各风井司机在6KV受电后，立即确认风机电源是否有电，并按操作规程启动风机，向应急小组汇报风机运行状况。
(四)事故响应程序
1、事故应急处理后，及时组织人员对施工线路进行检修，确保线路能正常充电备用。
2、对事故的原因要认真分析总结，制定防范措施，避免意外事故的发生，确保供电的安全可靠。
3、要定期组织相关人员对突发事件进行模拟演练，提高应急处理突发事件的能力，增强矿井的抗灾能力。
中央变电所35KV避雷器安装、更换隔离开关及单回路运行的安全技术措施
施工单位：机电科保存单位：
摘要：氧化性避雷器在运行中，由于阀片老化以及经受热和冲击破坏会引起故障，必须对其进行及时的预试，而相邻的电器主设备往往不能及时停运，因而必须采用带电测量的方法对氧化锌避雷器进行测量。在测量中，因不能停电，方法不当、外界电磁干扰等因素往往对试验结果产生很大的影响，采用合理的试验方法，消除因相邻设备带电而带来的电磁干扰显得尤为重要。
关键词：氧化锌避雷器;带电测量;阻性电流分量
引言
氧化锌避雷器因其优越的过电压保护特性而逐步取代了老式的阀式避雷器，在电力系统中得到广泛应用。但氧化锌避雷器阀片老化以及经受热和冲击破坏会引起故障，严重时可能会导致爆炸，避雷器击穿还会导致变电站母线短路，影响系统安全运行。因此，必须对运行中的氧化锌避雷器进行严格有效的检测和定期预防性试验，开展氧化锌避雷器在线监测。由于氧化锌避雷器预试(特别是主变三侧避雷器)必须停运主设备，会影响设备的运行可靠性，而且有时受运行方式的限制无法停运主设备，导致避雷器不能按时预试。因此，氧化锌避雷器的带电测试与在线监测显得尤为重要。
一、氧化锌避雷器的工作原理
氧化锌ZnO避雷器是20世纪70年代发展起来的一种新型避雷器，它主要由氧化锌压敏电阻构成。每一块压敏电阻从制成时就有它的一定开关电压(叫压敏电阻)，在正常的工作电压下(即小于压敏电压)压敏电阻值很大，相当于绝缘状态，但在冲击电压作用下(大于压敏电压)，压敏电阻呈低值被击穿，相当于短路状态。然而压敏电阻被击状态，是可以恢复的;当高于压敏电压的电压撤销后，它又恢复了高阻状态。因此，在电力线上如安装氧化锌避雷器后，当雷击时，雷电波的高电压使压敏电阻击穿，雷电流通过压敏电阻流入大地，使电源线上的电压控制在安全范围内，从而保护了电器设备的安全。
二、氧化锌避雷器带电测试的理论依据
1.氧化锌避雷器带电测试的重要性
氧化锌避雷器在运行中由于其阀片老化、受潮等原因，容易引起故障，这将导致主设备得不到保护，严重时可能发生爆炸，影响系统的安全运行。而氧化锌避雷器预试必须停运主设备，会影响设备的运行可靠性，而且有时受运行方式的限制无法停运主设备，导致避雷器不能按时预试。因此，氧化锌避雷器的带电测试与在线监测显得尤为重要。
2.氧化锌避雷器带电测试的目的
利用氧化锌避雷器的带电测量，测得避雷器阻性电流与总泄露电流的比值，即氧化锌避雷器的阻性电流分量，来判断避雷器的受潮及老化状况。因氧化锌避雷器在阀片老化以及经受热和冲击破坏以及内部受潮时，氧化锌避雷器的有功损耗加剧，也即避雷器泄露电流中的阻性电流分量会明显增大，从而在氧化锌避雷器内部产生热量，使得氧化锌避雷器阀片进一步老化，产生恶性循环，破坏氧化锌避雷器内部稳定性。通过氧化性避雷器带电测量有功分量，及时发现有问题的氧化锌避雷器，将设备故障杜绝在萌芽状态。
3.影响氧化锌避雷器带电测试因素
影响氧化锌避雷器带电测试的因素很多，主要有间隔内相间干扰、测试方法、表面污秽等因素。而表面污秽可以在现场通过对氧化锌避雷器的表面清洁处理得到解决，这里主要排除间隔内相间干扰、测试方法对测量带来的影响。
三、氧化锌避雷器带电测试
1.测试方法的选择
氧化锌避雷器在线检测试验中，采用了ZD1试验仪器，该仪器具备三种功能，分别是：二次电压参考法、感应法和谐波分析法，其中谐波分析法在实际试验中极少使用。感应板法因操作安全，方便，快速，经常被采用，但是这种测试方法受电场干扰影响大，且感应板所取信号受感应板位置的影响也很大，所以试验数据波动性大。二次电压法需要从与避雷器相应的PT二次取参考电压，这一试验方法需要其他班组成员的配合，用该试验方法获得的数据很稳定，且于避雷器停运时的数据有可比性，所以，应该成为氧化锌避雷器在线检测的最主要方法。
以下为感应板法和二次电压法进行比较的数据(注：比较数据为投运前对避雷器工频参考电压下测量的数据)：
通过上表的比较可以发现，二次电压法测得的数据更准确,而感应板法的数据偏大,且A、C两相的误差比较大。
2.氧化锌避雷器带电测试的角度校正
一般三相氧化锌避雷器排列呈一字型，运行中的三相氧化锌避雷器，通过杂散电容相互作用，使两边相避雷器底部总泄(免费活动 tang)漏电流发生相位变化，由于间隔内相间干扰使被测相氧化锌避雷器的泄漏电流发生变化，会引起被测相氧化锌避雷器电压基波与总电流基波φU-Ix 发生变化,氧化锌避雷器在持续运行电压下正常运行,因为IR/ IX小于等于25%,故φU-Ix 为80°～85°，φU-Ix如果偏离，则所测参数便偏离真实值，给测量带来误差。A,B,C(边，中，边)三相氧化锌避雷器一字形排列，运行时的电流和电压向量(见图1)，A,C两相相对B相的作用是对称的，相互抵消。因此，在测量B相氧化锌避雷器时，电流探头从B相氧化锌避雷器泄漏电流监测仪取总电流IX信号，电压探头与B相PT二次绕组联接，即可进行测量。
测量A相氧化锌避雷器时,由于B相氧化锌避雷器对A相氧化锌避雷器的作用，可以考虑测试前输入一个校正角度φ0，使测试时的φU-Ix 接近真实值。首先电压取A相PT二次信号，电流取C相 氧化锌避雷器电流信号，测φU-Ix记为φC ,然后电流取A相氧化锌避雷器电流信号，测出φU-Ix记为φA ,此时一切读数均为氧化锌避雷器未校正的读数，IA与IC的夹角为120°，B相对C相的影响和B 相对A相的影响是对称的，故φOC=-φOA (见图1)，得：
广西新全通电子技术有限公司跟大家分享氧化锌避雷器常见故障与防范
在10千伏电压等级电网中，氧化锌避雷器应用广泛。其不仅具有优秀的非线性伏安特性，而且造价低、无间隙、无续流、通流能力大、性能稳定。避雷器是用来防止雷电波沿线路侵入变电站损坏电气设备的一种防雷装置。在正常工作电压下，避雷器间隙不会被击穿，流过避雷器的泄漏电流数值很小。当雷电波来袭时，避雷器间隙很快就会被击穿，对地放电，限制被保护设备的过电压数值，起到保护设备作用。为了防范避雷器密封不良，用户在使用前，应进行严格的密封性测试。另外，在避雷器运行维护过程中，特别是在雷雨后，要加强对避雷器的巡视以便及时发现异常情况。在对避雷器进行定期预防性试验时，阀片老化一般产生于运行过程中。由于避雷器阀片的均一性差，其老化程度不尽相同，就会使得阀片电位分布不均匀。运行一段时间后，部分阀片首先劣化，造成避雷器泄漏电流和功率损耗增加。造成氧化锌避雷器阀片老化加速的另外一个原因是避雷器持续运行电压偏低。这将导致运行过程中，特别是系统发生单相接地时，大大加重避雷器负荷，造成阀片快速老化。针对避雷器阀片老化问题，除了要求厂家改进生产工艺，提高阀片的均一性外，还要在设计选型时选择具有足够的额定电压和持续运行电压的避雷器。金属氧化锌避雷器设计技术要求：金属氧化锌避雷器的排气通道应通畅。排除的气体不致于引起相间或对地闪络，并不得喷向其他电气设备。严格遵守避雷器电导电流测试周期，雷雨季节前后各测量一次。110KV及以上电压等级避雷器宜安装电导电流在线监测表计。对已安装在线监测表计的避雷器，每天至少巡视一次，每半月记录一次，并加强数据分析。
作者：不详
摘 要：本文对保护并联电容器组的氧化锌避雷器的特点和爆炸原因进行了详尽的分析，并提出了防范措施，对设计选型和运行监测有很好的借鉴作用。
关键字：氧化锌避雷器 并联电容器组 爆炸 原因 措施
1引言
氧化锌避雷器是用来保护电力系统中多种电气设备免受过电压损坏的电器。保护并联电容器组的氧化锌避雷器是氧化锌避雷器应用的一个重要领域，并且是以绝对的无可争议的优越性得到电力部门和使用单位的认同，但是该氧化锌避雷器发生爆炸也是一个不容忽视的问题，认真分析其爆炸的原因，得悉其防范措施，是一个有着现实意义的事情。
2并联电容器组用的氧化锌避雷器的特点：
2.1 装设位置的分类：①中性点;②电源侧;③与电容器并联;④与电抗器并联四类。
2.2从避雷器的角度看，电容器组是一个阻抗很小的设备，在电容器放电时将产生幅值大、陡度很高的放电电流。由于氧化锌避雷器的高度的非线性特性，截断超过保护水平的所有暂态过电压，而将剩余电荷留在未被扰动的的电容器中。无间隙氧化锌避雷器是非常适合保护并联电容器组的。
3、并联电容器组用的氧化锌避雷器的爆炸原因分析 3.1额定电压取值偏低
氧化锌避雷器的额定电压是表明其运行特性的一个重要参数，也是一种耐受工频电压能力的指标。通常避雷器的额定电压应在对系统暂态过电压的计算分析及样本提供的工频过电压耐受时间特性曲线比较的基础上，选择避雷器的额定电压。
在一定的电网电压等级和设备绝缘水平下，避雷器的额定电压越低，保护水平也越低，但保护裕度可以增大。所以我们平时就选用较低额定电压的避雷器。 3.2持续运行电压取值偏低
避雷器持续运行电压还应该大于或等于该系统的最高相电压，才能保证长时间运行下的热稳定。现在各标准、规范、导则已统一意见，按系统最高电压Um来选择氧化锌避雷器。
在GB11032-89中，无论是对额定电压，还是持续运行电压定义不够严密，而且取值又偏低，造成以前保护电容器组氧化锌避雷器频繁爆炸。我分公司所辖的一个输变电工区，仅一个站的保护电容器组用的氧化锌避雷器，从2000年投产至2004年，就爆炸过4次。究其原因就是额定电压和持续运行电压取值偏低。
3.3选型有误
有些生产单位会自己选择购买避雷器，特别是在氧化锌避雷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。我也有这样的体会，那是在九十年代末期，我所在的工区更换10KV线路的旧式阀型避雷器，几个站用的全部由上级单位订购。我们初期更换时，便不加选择地予以更换，及至发现有区别时，已为时往矣。
3.4未进行能量核算
通流容量是由SiC避雷器沿用下来的概念，即2ms方波冲击耐受试验电流。电容器用避雷器的特殊之处，在于它要承受电容器的放电能量，因此在设计中需进行能量核算。但是在制造厂通常提供的产品资料中，往往缺乏进行能量核算所必需的数据，例如2ms方波冲击电流所对残压U2ms、避雷器的极限吸收能量W/m等。按规程规定，电容器的储能小于氧化锌避雷器的通流能力时才可用氧化锌避雷器限制过电压。不进行通流能量的核算，如选择通流能力偏小，极易造成避雷器“不堪重负”而爆炸。
3.5受潮、老化、污秽的影响
3.51 受潮的原因主要与产品的生产、运输等有关。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。随着质量观念的加强，多数厂家把生产质量放在第一位，加上检测设备的不断完善，受潮问题已不是爆炸的主要因素。 3.5.2 氧化锌电阻片老化引起的爆炸在国内尚未有具体的报道，但从其它类型的避雷器元件老化，从而造成避雷器热崩溃的问题上，氧化锌避雷也应引起足够的重视。
3.5.3 外部污秽可能引起瓷件表面电压分布不均匀,有可能使避雷器局部发热。为了耐受污秽，在泄漏距离的设计上，应明确其防污等级，多数厂家未能做到这一点。
4、防止并联电容器组用的氧化锌避雷器的爆炸的措施 4.1 提高质量
提高产品质量，重视产品的结构设计、密封、总装环境等因素，并将产品的运行和故障信息及时反馈回生产厂家，使产品质量能够不断得到改善和提升。
4.2 正确选择
正确选择氧化锌避雷器的各种参数，是保证其可靠运行的关键。主要应从以下几方面着手：
4.2.1正确选择避雷器的额定电压
氧化锌避雷器的额定电压是表明其运行特征的一个重要参数，也是耐受工频电压能力的指标。在《交流无间隙氧化锌避雷器》(GB11032-89)中对它的定义为“施加到避雷器端子间最大允许工频电压有效值”。众所周知，氧化锌避雷器的电阻片耐受工频电压能力与系统最高电压、暂时过电压、持续时间及系统绝缘水平有关，在定义中未给出作用电压的持续时间，也未明确电压的确切概念，所以不够严谨，取值也偏低。
GBJ64-83修订送审稿中对3~66KV无间隙金属金属物避雷器的额定电压Ur作出规定，即Ur=1.4Um。我认为这个规定值比以往的规定有所提高，更符合实际的运行情况，建议按这个规定实施较为可行。
4.2.2正确选择避雷器的持续运行电压
持续运行电压也是氧化锌避雷器的重要特征参数，该参数的选择对其运行的可靠性有很大影响。但是在GB11032-89中，把持续运行电压等同于系统最高运行相电压，显然是偏低的。而应当将持续运行电压取值为1.1Um，或取为0.8Ur。 在3~66KV中性点不接地系统中，与将持续运行电压Uc取值为1.1Um 与0.8Ur，相差是不大的。我认为将持续运行电压Uc取值为0.8Ur，将更好理解，也更有关联，也就是其额定电压取值一定，则其持续运行电压也是确定的。
4.2.3 进行能量核算
一般认为，在3~66KV系统中开断并联电容器时，其高压端对地出现的过电压，约可达到4~5倍的相电压。
当厂家可提供避雷器产品的2ms方波冲击电流所对应的残压U2ms时，可按通流容量法验算所选避雷器是否满足容量为Q的并联补偿装置的放电要求。其公式为：
Q≤1.3U2I2ms/(Usm-U2ms) 式中：Usm=K√2 Um/√3;K为操作过电压的倍数，一般取为5;U为额定线电压;I2ms为通流容量，即2ms方波冲击耐受试验电流;U2ms为2ms方波冲击电流所对应的残压;Usm为未接入避雷器时的操作过电压峰值。
当厂家可提供避雷器极限吸收能力W`m时，可按耗散能量核算法进行验算，这里不再详细说明。
一般情况下，系统中的其它参数不变的情况下，通流容量I2ms与电容器容量Q间可建立起一个对应关系，如果一组避雷器无法满足时，可要求厂家供应满足放电容量的避雷器或同时装置两组避雷器来满足要求。
4.3 加强监测
加强监测，及时检出避雷器的缺陷，也是保证避雷器安全、可靠运行的重要措施之一。必须按照规程规定定期进行预防性试验，保证避雷器的完好性。除对避雷器进行常规的试验外，值得推行的是带电监测全电流和阻性电流，可用专门的测试仪进行不定期的检测。
4.4装设脱离器
为防止避雷器发生爆炸时引起事故的扩大，可在每只避雷器底部装设脱离器，当避雷器遭受异常电压作用或发生爆炸时，能及时脱离运行电网，避免事态的扩大。
5、结束语 氧化锌避雷器是当今最理想的过电压保护装置，已得到电力部门和广大用户的认同，特别是用来保护电容器组用的氧化锌避雷器，更以其无可争议的优点获得人们的青睐。但是我们在选择和使用时应注意其特点，正确地选择氧化锌避雷器的参数，并在运行中加强监测，保证避雷器的安全、可靠运行。
参考文献：
1、GB11032-89 《交流无间隙氧化锌避雷器》;
2、陈启发编译的《无间隙氧化锌避雷器选择手册》;
3、周泽存主编的《过电压技术》;
4、《输变电设备故障诊断与事故处理实用手册》。
国电吉林热电厂4(5)主变35千伏侧氧化锌避雷器
若存在隐患烧损变压器原因分析及防范措施
国电吉林热电厂 [132021] 徐 俊 龙
【摘 要】 针对吉林热电厂4(5)号主变35千伏侧氧化锌避雷器若存在隐患烧损变压器原因进行分析，并提出了防范措施。
【关键词】 氧化锌避雷器存在隐患 变压器烧损 原因分析 防范措施 1前言
国电吉林热电厂4(5)主变为三卷变压器，其电压等级为66千伏、35千伏和6.3千伏，原作为66千伏和35千伏系统联络变压器使用，后因吉林市城网结构改造过程中35千伏系统取消后，吉林热电厂4(5)号主变35千伏侧线圈处于开口运行方式。为防止在事故情况下和操作过程中出现过电压烧损变压器，在其35千伏侧出口引线上装设了三相氧化锌避雷器作为过电压保护装置。
2若存在隐患烧损变压器原因分析
由于恶劣天气或操作不当，在4(5)号主变35千伏侧产生内部过电压，引起出口三相氧化锌避雷器动作，其内部压敏电阻(非线性电阻)在冲击电压作用下，对地呈现低阻值消除过电压。当过电压消除后恢复工频电压时，压敏电阻对地又呈现高阻值(绝缘)，因此对过电压起到了很好的保护作用。若氧化锌避雷器在安装之前存在缺陷，工作性能不稳定，系统过电压过程中，压敏电阻的阻抗迅速降低，该电阻经高压和大电流后，压敏电阻在电流热效应的作用下，分子结构发生了变化，体积膨胀使其炸裂，原子核束缚电子的能力大为减弱，物理性能发生了不可逆转的改变，在承受工频电压时，也不能有效地将其阻值恢复(绝缘)，从而造成永久性短路故障的发生。由于氧化锌避雷器距4(5)号主变35千伏侧线圈很近，且主变容量较大、内部阻抗较小，其出口氧化锌避雷器因炸裂绝缘击穿短路产生很大短路电流，由此而产生的热效应和机械的电动效应，使4(5)号主变内部的35千伏侧线圈严重发热、变形，直接导致绝缘击穿而烧损。 3防范措施
选择性能优良、质量可靠的氧化锌避雷器，做过电压保护装置;对于4(5)号主变35千伏侧正在运行的避雷器做相应的特性试验，对于不合格的氧化锌避雷器予以更换，消除其存在的隐患。 4结束语
系统过电压不论是哪种形式，对电力系统的危害是严重的，它存在一定的隐性积累效应，构成了主设备安全运行的威胁，重者使设备严重损坏，因此要引起足够重视。选择性能优良、质量可靠的氧化锌避雷器对防止因过电压造成4(5)号主变内部的35千伏侧线圈严重发热、变形直接导致绝缘击穿而烧损事故极为重要。
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