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金属氧化物避雷器常见故障及处理

作者:上海松邦电气有限公司时间:2013-11-07 我要发布

关键词: 金属氧化物 氧化锌避雷 防雷产品


   
避雷器是电力系统所有电力设备绝缘配合的基础设备。合理的绝缘配合是电力系统安全、可靠运行的基本保证,是高电压技术的核心内容。而所有电力设备的绝缘水平,是由雷电过电压下避雷器的保护特性确定的(在某些环境中,由操作过电压下避雷器的保护特性确定)。
金属氧化物避雷器,简称氧化锌避雷器,以其良好的非线性,快速的陡波响应和大通流能力,成为新一代避雷器的首选产品。
由于避雷器是全密封元件,一般不可以拆卸。同时使用中一旦出现损坏,基本上没有修复的可能。所以其常见故障和处理与普通的电力设备不同,主要是预防为主。
 
一、正确的额定电压选则原则。
避雷器是过电压保护产品,其额定电压选择比较严格,且与普通电力设备完全不同,容易出现因选型失误造成的事故。对于这类事故,只要明确了正确的选择方法,就可以有效避免。
正确的金属氧化物避雷器额定电压的选择,应遵循以下原则。
1、对于有间隙避雷器,额定电压依据系统最高电压来选择。
10kV及以下的避雷器,额定电压按系统最高电压的1.1倍选取。35kV至66kV避雷器,额定电压按系统最高电压选取。110kV及以上避雷器,额定电压按系统最高电压的0.8倍选取。
例如:35kV有间隙避雷器,额定电压应选择42kV。
2、对于无间隙避雷器,额定电压同样依据系统最高电压来选择。
10kV及以下的避雷器,额定电压按系统最高电压的1.38倍选取。35kV至66kV避雷器,额定电压按系统最高电压的1.25倍选取。110kV及以上避雷器,额定电压按系统最高电压的0.8倍选取。
例如:10kV无间隙避雷器,额定电压应选择17kV。
但对于电机保护用的无间隙避雷器,不按额定电压选择,而按持续运行电压选择。一般应选择持续运行电压与电机额定电压一致的避雷器。
例如:13.8kV电机,应选用13.8kV持续运行电压的避雷器,即:选用17.5/40的避雷器。
具体的型号选择,可参考GB11032-2000标准,或我公司的避雷器产品选型手册。
另外,由于传统碳化物阀式避雷器以及按1989老国家标准制作的早期金属氧化物避雷器在很多系统中还在使用。为确保新生产的产品在这类老系统中可以安全的配合,遇到老系统产品的更换替代时,建议用户直接咨询我公司,以确保选型正确。
 
二、正确的预防及维护性试验方法。
        预防及维护性试验,是及时发现事故隐患,防止隐患演变为事故的重要手段。
金属氧化物避雷器的预防及维护性试验,一般每两年到四年进行一次。有条件的用户,最好每年雷雨季节前测试一次。以最大可能的提早发现事故隐患。
        测试的目的是提前发现产品的劣化倾向,及早作出更换。测试主要考察两个性能指标:a、转变电压值(稳压电源下),用以考察避雷器的工作特性有无明显变化。b、泄漏电流值(转变点以下),用以考察避雷器的安全特性有无明显变化。
1、  有间隙金属氧化物避雷器的测试方法。
a、  测试工频放电电压值,考察避雷器的工作特性。具体的试验方法和合格范围可参考JB/T9672-2005,或者我公司的产品使用说明书。一般以偏差不大于出厂参数的10%为正常。
b、  测试系统最高电压下的电导电流值,考察避雷器的安全特性。具体的试验方法和合格范围可参考JB/T9672-2005,或者我公司的产品使用说明书。一般以不大于20μA为正常。
2、  无间隙金属氧化物避雷器的测试方法。
a、  测试直流1mA参考电压值,考察避雷器的工作特性。具体的试验方法和合格范围可参考GB11032-2000,或者我公司的产品使用说明书。一般以偏差不大于出厂参数的5%为正常。
b、  测试0.75倍直流1mA参考电压下的泄漏电流值,考察避雷器的安全特性。具体的试验方法和合格范围可参考GB11032-2000,或者我公司的产品使用说明书。一般以不大于50μA为正常。
3、  其它的替代办法。
在没有合适的测试设备,不能进行上述的测试时,可以采用一些替代的办法,但同时也存在一些测试盲点。
a、用摇表测试绝缘电阻法。
     在没有试验变压器时,可以采用摇表来测试避雷器。采用的摇表一般可以选择2500V或更高。绝缘电阻的范围可根据用户自己的情况选择,一般35kV以下避雷器,绝缘电阻合格的指标为不小于1000MΩ,35kV及以上避雷器绝缘电阻合格的指标为不小于2500 MΩ。
     缺点是:摇表的测试仅能验证产品的绝缘较好,不能进行定量的比较分析。劣化倾向比较小的时候很难反映出来。
b、用工频参考电压测试代替直流测试。
     在没有稳定的直流电源的时候,可以采用工频参考电压测试来代替直流参考电压测试,测试电流也以1mA为宜。将当前的测试数据与以前的数据进行对比,有量化指标,出现明显变化后及时停电检查,比较有利于防止事故。
     缺点是:氧化锌阀片在交流1mA下,电流的容性分量比较大,不能反映出实际的阻性工作特性,劣化倾向很小的时候很难反映出来。
c、用运行电压下的交流泄漏电流测试代替直流电导和泄漏电流测试。
     在没有稳定的直流电源的时候,可以采用测量运行电压下流过避雷器的全电流的方式,来考察泄漏情况(若可以测试阻性分量更好)。将当前的测试数据与以前的数据进行对比,有量化指标,出现明显变化后及时停电检查,比较有利于防止事故。
     缺点是:运行电压远远低于避雷器的工作电压,其反映的泄漏值只能作定性判断,无法作为定量分析的依据。劣化倾向比较小的时候很难反映出来。
                上海松邦电气有限公司
三、金属氧化物避雷器事故的常见方式及预防方法。
       
1、  金属氧化物避雷器的损坏。
金属氧化物避雷器的损坏,主要集中在两个方面。
a、  氧化锌阀片的老化。
b、  阀片与外绝缘材料间的界面闪络。具体的现象有以下这些。
       
① 现象:直流参考电压异常升高。
   结论:氧化锌阀片的非线性降低。
   处理:整只更换避雷器,或者更换氧化锌阀片。
   起因:避雷器的额定电压选择偏低;阀片本身不合格。
 
② 现象:直流参考电压异常降低。
    结论:氧化锌阀片老化。
   处理:整只更换避雷器,或者更换氧化锌阀片。
   起因:避雷器的额定电压选择偏低;阀片承受放电次数和能量偏重。
                
③ 现象:泄漏电流异常增大。
     结论:阀片与外绝缘材料间的界面受潮,或氧化锌阀片质量不好。
   处理:整只更换避雷器,或者将避雷器元件拆出后烘干并重新密封。
   起因:避雷器密封失效;避雷器硅橡胶外套劣化;避雷器阀片或装配工艺有问题。
               
④ 现象:泄漏电流非常大,已造成开关合闸困难。
     结论:阀片已损坏。
     处理:整只更换避雷器。
     起因:避雷器老化后未及时发现依然继续使用;避雷器承受了很大的电流冲击(近距离雷击或大功率电容放电);避雷器密封不良。
               
⑤ 现象:避雷器炸裂或表面烧黑。
    结论:阀片破裂或穿孔。
    处理:整只更换避雷器。
    起因:避雷器老化后未及时发现依然继续使用;避雷器承受了很大的电流冲击(近距离雷击或大功率电容放电);避雷器密封不良。
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2、  系统已有避雷器的情况下,电气设备依然受雷击(有的系统是操作冲击)损坏。
这种情况也可以看作一类事故,常见的原因有以下一些。
 
① 避雷器的额定电压选择过高,或者避雷器的用途选择错误。
   处理:按正确的方式选择避雷器(可参考GB11032-2000)。
 
② 避雷器所挂位置和需要保护的电气设备过远。
   处理:按正确的位置挂放避雷器(可参考DL/T620-1997)。
 
③ 只在进线端装设了避雷器,没有防反击的措施。
   处理:在出线端也安装避雷器。
 
④ 只在一次回路装设了避雷器,二次回路没有保护。
   处理:安装专门的二次防雷保护元件,保护二次系统。
 
⑤ 避雷器质量不过关。
   处理:选用质量过硬的产品。
 
3、  系统问题对避雷器的影响。
    电力系统中对避雷器有影响的情况主要有:
   
① 系统接地方式和带故障运行时限。
  影响:对避雷器的持续运行电压的选择密切相关。
  处理:国内常规35kV及以下按中性点不接地进行避雷器设计。
   110kV及以上按中性点接地进行避雷器设计。
  要求中压避雷器应在单相接地故障下能够持续运行不损坏。
               
② 系统的谐波污染的严重程度。
  影响:对避雷器阀片的使用寿命影响大。
  处理:对系统谐波严重的地区,应使用带间隙的避雷器,防止避雷器阀片加速老化。
               
③ 环境的污秽程度。
   影响:对避雷器内部的电位分布均匀性影响大。
   处理:对重污秽及以上地区,应使用带均压结构的避雷器,防止避雷器两端的阀片优先老化。
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④ 海拔高度。
   影响:对避雷器内部的放电电压分布影响大。
   处理:高原地区(2000米以上)应使用特别设计的放电间隙,或者直接使用无间隙避雷器。
               
⑤ 日照辐射。
   影响:对避雷器外绝缘影响大。
   处理:强紫外线地区户外使用的避雷器,外绝缘不应使用硅橡胶材料,而应采用瓷外套,并做防晒处理。
               
⑥ 机械应力。
   影响:对避雷器的使用安全性影响大。
   处理:避雷器不能代替绝缘子使用(特别是线路用避雷器),不能将避雷器作为承受线路拉力的结构件。
⑦ 测试错误。
    影响:对避雷器的寿命影响大。
    处理:对成套设备进行耐压测试时,应事先取出避雷器;对避雷器进行试验时,在工作电压下不得长期停留。
 
⑧ 其它。
    其它异常使用条件可参考GB11032-2000。在避雷器的使用条件超出正常设计条件时,采购时应说明具体情况,做有针对性的设计,以防止出现事故。
               
4、  避雷器的配件使用及维护。
避雷器的常用配件主要是脱离器和计数器。
 
脱离器:
配脱离器用于防止已出现安全隐患的避雷器引发系统事故。脱离器应与避雷器串联使用,并注意以下问题。
a、  应选择不低于避雷器方波通流能力的脱离器,以防止脱离器误工作。
b、  应确保脱离器脱离后的部分与周围的空气距离和表面爬电距离,防止因脱离器动作造成相间短路事故。
c、  应确保脱离器脱离后,避雷器主体部分与周围的空气距离和表面爬电距离,防止因脱离器动作造成金属性接地或弧光接地事故。
d、  脱离器应做预防性测试,考察产品的安全特性和工作特性,具体可参考GB11032-2000。
e、  新型热爆式脱离器内含火药,需要严格确保使用环境温度不大于40℃,且严禁剧烈碰撞。
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   计数器:
   配计数器用于监测避雷器的工作情况。计数器应串联在避雷器的低压侧,并注意以下问题。
a、  应选择不低于避雷器方波通流能力的计数器,以防止计数器损坏。
b、  对于中低压避雷器,应选择附加残压低的计数器,以防止因串入计数器导致避雷器的保护能力下降。
c、  大多数计数器有一定的附加残压(不大于3kV),应确保计数器的高压侧对地绝缘距离,防止计数器短路。
 
5、  三相组合式避雷器(又称过电压保护器)的特殊事故及维护方法。
组合式避雷器由于存在三相接线和公用中性点,存在一些特殊的事故问题,需要特别注意。
 
a、  两相绝缘电缆交叉导致的相间爬电。
现象:避雷器上端电缆烧黑,系统相间短路。
                    结论:两相绝缘电缆交叉导致相间表面闪络。
                    处理:将两相绝缘电缆分离到一定的距离。
 
b、  相间击穿。
现象:避雷器上端烧黑,系统相间短路。
      结论:由于成套柜内空间狭小,避雷器三相未能对正母排,避雷器一相高压端与另一相母排距离过近,导致空气放电。
      处理:在柜内空间过于狭小时,使用将四级式避雷器接地极埋在底座中的三柱型产品,确保对正母排。
 
c、  户外型组合式避雷器公用中性点短路导致的事故。
现象:避雷器公用中性点对地拉弧。
     结论:避雷器公用中性点不是恒定的零电位点,工作时电位比较高,容易导致对地放电。
     处理:将避雷器公用中性点与周围零电位点保持足够的距离。
 
d、  操作频繁导致的事故。
现象:避雷器使用寿命下降比较快。
     结论:由于三相组合式避雷器是兼防止操作过电压的,比普通避雷器负担重,操作频繁环境下容易影响寿命。

     处理:给避雷器串联间隙;操作频繁环境下应根据实际情况降低对组合式避雷器预期寿命的估计(常规仅用于防雷的避雷器预期寿命一般为20年),在预计年限到达后加强检测或直接更换。

 

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