摘 要：隨著雷雨季節(jié)的到來，10 kV供電線路的安全平穩(wěn)運(yùn)行受到影響，特別是工程建設(shè)中，一旦10 kV供電線路受雷電影響斷電，將嚴(yán)重影響工程建設(shè)進(jìn)度，提高建設(shè)成本。因此，10 kV供電線路上安裝防雷、避雷措施就會(huì)十分的有必要。避雷器作為10 kV供電線路的一種防雷措施就顯得尤為的重要。該文主要論述了10 kV供電系統(tǒng)中氧化鋅避雷器的選擇原則以及常見的一些故障防范。

關(guān)鍵詞：避雷器 供電線路 防范措施 故障

中圖分類號(hào)：TU976 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）04（c）-0058-02

1 避雷器的防雷原理

避雷器通常是與被保護(hù)的設(shè)備并聯(lián)，一般接在導(dǎo)線與大地之間，它的主要作用是通過并聯(lián)放電間隙或者非線性電阻，對(duì)入侵的流動(dòng)電波進(jìn)行削減，降低被保護(hù)的設(shè)備所受到的電壓值。避雷器使電流流入大地，使電氣等設(shè)備不產(chǎn)生過高的電壓，既可以用來保護(hù)被保護(hù)設(shè)備，又可以保護(hù)避雷器本身。當(dāng)被保護(hù)設(shè)備在正常的工作環(huán)境中工作時(shí)，避雷器不會(huì)工作，即可以視為對(duì)地是斷路的。一旦出現(xiàn)過高的電壓，也就是對(duì)被保護(hù)設(shè)備產(chǎn)生威脅時(shí)，避雷器立即工作，將過高電壓導(dǎo)入大地，從而限制了電壓幅值，保護(hù)了電氣設(shè)備。當(dāng)過高電壓消失后，避雷器便迅速地恢復(fù)原狀，使得被保護(hù)設(shè)備正常的工作。

2 氧化鋅避雷器的選擇原則

（1）按額定電壓選擇。加在避雷器兩個(gè)端子之間的電壓超過一定值時(shí)，會(huì)使避雷器的特性發(fā)生變化，不能正常地工作，這個(gè)電壓稱為避雷器的額定電壓。所以，應(yīng)該大于或等于所在保護(hù)回路的標(biāo)稱額定電壓EMBED Equation.3。

（2）按持續(xù)運(yùn)行電壓選擇。允許長(zhǎng)時(shí)間加在避雷器的兩個(gè)端子之間且不會(huì)引起避雷器特性發(fā)生改變的電壓為持續(xù)運(yùn)行電壓。與額定電壓不同，持續(xù)運(yùn)行電壓一般小于額定電壓值。要求持續(xù)運(yùn)行電壓要大于系統(tǒng)最高相電壓有效值EMBED Equation.3。

（3）按雷電沖擊殘壓選擇。有電流流過避雷器時(shí)，會(huì)在避雷器的兩個(gè)端子之間形成一個(gè)電壓，這個(gè)電壓就是殘壓。由于避雷器是與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)連的，所以，殘壓也是加載在被保護(hù)設(shè)備上的電壓。為了使殘壓不會(huì)對(duì)避雷器造成破壞，在選擇避雷器型號(hào)時(shí)必須要考慮殘壓的影響。當(dāng)避雷器在流過標(biāo)稱放電電流時(shí)端子兩端的電壓為雷電沖擊殘壓。避雷器和被保護(hù)設(shè)備要滿足良好的絕緣配合，要求為能夠破壞設(shè)備絕緣的最大雷電沖擊電壓，其大小可以查表得到。其中，EMBED Equation.3為絕緣配合系數(shù)，根據(jù)GB311.1-1997國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)取EMBED Equation.。

（4）按標(biāo)稱放電電流選擇。0 kV配電設(shè)備過電壓保護(hù)選用的氧化鋅避雷器標(biāo)稱放電電流一般選擇5 kA；35 kV一般選用5 kA、10 kA；110 kV的一般選用5 kA、10 kA；35 kV變壓器中性點(diǎn)過電壓保護(hù)選用的氧化鋅避雷器標(biāo)稱放電電流選擇1.5 kA、5 kA；110 kV的選擇1 kA、1.5 kA。

（5）校核陡波沖擊電流下的殘壓。雷器應(yīng)滿足截?cái)嗬纂姏_擊耐受峰值電壓的配合。

（6）按操作沖擊殘壓選擇。IL為變壓器線端操作波試驗(yàn)電壓；EMBED Equation.3為各類電氣設(shè)備短時(shí)（1min）工頻試驗(yàn)電壓；1.35為內(nèi)絕緣沖擊系數(shù)；EMBED Equation.為操作沖擊絕緣配合因數(shù)，根據(jù)GB311.1-1997國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定取1.15。

3 避雷器常見的一些故障及分析

（1）避雷器內(nèi)部閥片老化。避雷器內(nèi)部閥片老化一般產(chǎn)生于運(yùn)行過程中。由于避雷器閥片的均一性差，其老化程度不盡相同，就會(huì)使得閥片電位分布不均勻。運(yùn)行一段時(shí)間后，部分閥片首先劣化，造成避雷器泄漏電流和功率損耗增加。由于電網(wǎng)電壓不變，避雷器內(nèi)其余正常閥片負(fù)擔(dān)加重，導(dǎo)致其老化速度加快。這樣就形成了一個(gè)惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致該避雷器發(fā)生內(nèi)部擊穿、發(fā)生單相接地或者避雷器本體爆炸事故，造成氧化鋅避雷器閥片老化加速的另外一個(gè)原因是避雷器持續(xù)運(yùn)行電壓偏低。這將導(dǎo)致設(shè)備在工作過程中，尤其是系統(tǒng)產(chǎn)生單相接地情況時(shí)，將會(huì)顯著加重避雷器負(fù)荷，導(dǎo)致閥片快速老化。

（2）避雷器內(nèi)部受潮：部分避雷器故障的產(chǎn)生都與設(shè)備內(nèi)部受潮有關(guān)，設(shè)備受潮的原因又分為下幾個(gè)方面：設(shè)備在安裝過程中會(huì)由于安裝環(huán)境濕度大而受潮；在設(shè)備內(nèi)部元件烘干時(shí)，使部分潮氣滯留在避雷器內(nèi)部；在裝配密封圈時(shí)錯(cuò)放或放偏，或者雜物在密封圈與瓷套密封封面之間都會(huì)促使避雷器內(nèi)部受潮。

（3）雷電沖擊電流導(dǎo)致的故障：按照國(guó)家規(guī)定的避雷器標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備應(yīng)該能夠承受2次65 kA的電流沖擊。因?yàn)樵O(shè)備中的電流有2種流經(jīng)方式：一種為雷電直擊，一種為沿線路來波，因?yàn)檫@個(gè)原因，避雷器中不可能會(huì)有大于65 kA的雷電流。對(duì)于大于10 kV線路耐雷水平的65 kA（或40 kA）的雷電流來說，這是完全有可能的；當(dāng)是雷直擊桿塔的情況下，雷電流可能超過65 kA（或40 kA），另外還要值得一提的問題，此值大大高于10 kV桿塔反擊耐雷水平，因此，線路多相閃絡(luò)現(xiàn)象就會(huì)出現(xiàn)，這樣就會(huì)引起相間短路速斷跳閘。單論線路單相接地這一故障而言，不會(huì)出現(xiàn)速斷跳閘情況，因此，雷電直擊的電流必須小于65 kA。

對(duì)于雷電流是沖擊電流波來說，通過對(duì)不同電流下的故障表象及閥片仔細(xì)分析可以得出，避雷器遭受到雷電過電壓作用而使閥片中流過雷電流是閥片受損最核心的原因，另外，閥片中的電流密度也是比較大的。沖擊電流不是均勻的分布在閥片，就會(huì)使得局部閥片的雷電沖擊電流密度大大超過其允許極限值。如果避雷器中的電流過大，很可能會(huì)導(dǎo)致閥片破碎甚至爆炸。閥片破碎的主要原因有：通常情況下，系統(tǒng)電壓會(huì)由4片閥片一起承擔(dān)，當(dāng)2片閥片破裂之后，剩下的2片閥片將會(huì)承擔(dān)全部的電壓，這樣會(huì)使其破壞程度加劇，致使工頻電壓下閥片受損嚴(yán)重。當(dāng)能量較大的工頻電源下，就會(huì)出現(xiàn)閥片破碎或者爆炸。

4 避雷器產(chǎn)生故障的防范措施

結(jié)合上文中10 kV配電避雷器產(chǎn)生故障的原因，根據(jù)筆者在實(shí)踐的工作過程中，對(duì)于避雷器可能出現(xiàn)的故障所采取的防范措施歸納如下。

（1）首先要從源頭質(zhì)量把控，要求其生產(chǎn)廠家提高生產(chǎn)技術(shù)，保障產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)還要在設(shè)備選型時(shí)選擇那些具備足夠的額定電壓以及持續(xù)運(yùn)行電壓的避雷器，盡可能的延緩閥片老化速度。其次要對(duì)避雷器運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行考察，在污穢等級(jí)高、濕熱環(huán)境、雷電高發(fā)區(qū)選型時(shí)選用相應(yīng)類型的避雷器。最后，在對(duì)避雷器進(jìn)行日常巡檢時(shí)，不能只簡(jiǎn)單的檢查設(shè)備外觀是否完好，還要分析避雷器的泄露電流值與原始值的對(duì)比程度，一旦偏大就應(yīng)該及時(shí)上報(bào)，并給出解決方案。

（2）改善閥片的能量耐受力，使其耐受力保持在65 kA以上。

（3）以“基礎(chǔ)熱像”為原理開發(fā)出的紅外診斷法，基于以往結(jié)構(gòu)與熱傳導(dǎo)上，能夠有效對(duì)故障狀態(tài)下的熱場(chǎng)、溫度升高、避雷器故障等問題進(jìn)行有效分析，它還能參照其他測(cè)量數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確判斷出避雷器內(nèi)部的故障，這樣將大大減少維護(hù)人員工作量，維護(hù)人員可以根據(jù)提示輕松判斷故障，更換設(shè)備。

（4）避雷器的制造水平與工藝必須得到改良，一些關(guān)鍵性的技術(shù)指標(biāo)一定要達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，比如：密封所使用的材料、結(jié)構(gòu)以及各項(xiàng)性能等。電阻片是該設(shè)備中最重要的元件，因此，其抗潮能力一定要重視。另外，應(yīng)該采取更加合理的檢測(cè)手段，解決密封不嚴(yán)的問題，保障產(chǎn)品質(zhì)量，使避雷器的運(yùn)行效果達(dá)到最佳。

5 結(jié)語(yǔ)

氧化鋅避雷器在10 kV電力系統(tǒng)中的運(yùn)用范圍很廣，正確的選用避雷器可以有效的實(shí)現(xiàn)電路防雷，因此，在避雷器的選取上一定要遵循對(duì)應(yīng)的選取準(zhǔn)則，而氧化鋅避雷器在運(yùn)行中故障形式主要是內(nèi)部閥片老化，這是由于一些避雷器在工作了一定時(shí)間后，因?yàn)橘|(zhì)量不過關(guān)或者沒有良好密封，致使設(shè)備內(nèi)部受潮，閥片絕緣釉受到損傷或閥片與外絕緣間的接觸不良。為了加強(qiáng)避雷器的實(shí)際使用效果，在對(duì)該設(shè)備的后期維護(hù)過程中，保障閥片質(zhì)量，同時(shí)在其工作時(shí)做好調(diào)試工作。

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