氧化锌避雷器故障分析及相关建议

运行与维护

Operation And Maintenance电力系统装备Electric Power System Equipment2020年第23期2020 No.23

1 故障情况

某变电站间隔A相的112PT型避雷器在2018年6月发生

了故障，接线座在避雷器上端脱离了本体，在进行泄压的过

程中，避雷器底座封板由于受到冲击而出现了裂缝。

此次事故中的避雷器投运时间于2017年12月，每年、每

月对其进行一次专业的红外测温以及红外检测，在其最开始

投入运行的半年时间内以及雷雨季到来之前，对其运行电压

下所泄漏的交流电流进行了带电测试，并未发现任何异常数

据。

据调查，大约在故障发生的一周前，在该区域内时常会

发生雷雨天气，在采用雷电定位系统进行查询后得知，事故

变电站附近1 km范围内的区域5h内受到了108次雷击，最高

雷电流达到了100.4 kA。

变电站内发生事故的氧化锌避雷器产品都产自同一批次，

因此，在变电站内通过对避雷器的特巡能够发现，运行电压

下的线路1和线路2中的A相和C相避雷器所泄露的交流电流，

都出现了明显的变化，前者和后者分别由0.4 mA、0.43 mA上

升到了0.9 mA和0.65 mA。存在着明显的热点，两避雷器分别

达到了8.3 K和4.5 K的最大温差。

对变电站内各避雷器展开停电试验后，根据表1中的线路

1和线路2中的A相和C相避雷器的实验数据能够得知，其均

采用了不合格的绝缘电阻。

2 故障原因分析

2.1 解体

（1）避雷器外部所缠绕的玻璃纤维管所采用的材料为环

氧树脂，其能够使避雷器保持原有的机械强度，同时为避雷

器的密封提供相应的基础。

（2）硅橡胶伞裙绝缘部分在避雷器外部，在高温高压的

作用下会与玻纤管外表面进行紧密的结合，以此来保护玻纤

管免于受到大气的侵蚀，并且为爬电提供有效的距离，使避

雷器外部能够具备良好的绝缘性能。

（3）主要的避雷器元件有氧化锌电阻片，以GB11032-

2010为标准，根据不同的型号，确定了避雷器需要怎样的规

格和多少数量的电阻片。

（4）将符合匹配标准的单个铝电极，分别放置在已确定

的电阻片上端和下端，然后采用硅橡胶热缩套在其外侧紧密

的包裹一层，以此来使各电阻片与铝电极之间能够形成紧密

的连接，然后在避雷器下部采用螺杆和螺母来固定两个电极，

并将密封圈放入到最下端的铝电极底部，螺纹部分在完成密

封胶的涂抹后，需要向着避雷器主体玻纤管内旋入，以此来

对避雷器下端进行密封，将压缩弹簧放入上端部分，并按照下部工艺进行上部的装配。最后，再用密封胶在避雷器外侧

所套的硅橡胶与其上下端电极的连接部位进行单次的涂抹，

以此来使产品的密封能够更加可靠。

2.2 原因分析

氧化锌阀片在#1避雷器中的外热缩套的内部和外部均出

现了放电痕迹，阀片表面的氧化痕迹较为明显；#2氧化锌阀

片在避雷器中的外热缩套明显受潮，出现了放电，并且避雷

器中有少量的水堆积在了底座内部，出现了放电，绝缘筒在

避雷器中与连接螺纹的下底座部位存在着明显的水珠；#3在

避雷器中的热缩套在氧化锌阀片外的表面，也存在着受潮的

现象，图1为#1避雷器解体后，图2为#2避雷器解体后。

根据解体能够得知，避雷器内部存在着大量的水珠，根据分析得出以下原因。

图1 #1避雷器解体后

图2 #2避雷器解体后

（1）天气原因：故障区域在6月时常会出现雷雨天气，并［摘 要］本文介绍了氧化锌避雷器的某次故障，并深入剖析了其故障发生的原因，以供参考。

［关键词］氧化锌避雷器；故障分析；相关建议

［中图分类号］TM862 ［文献标志码］A ［文章编号］1001–523X（2020）23–0083–02

Fault Analysis of Zinc Oxide Arrester and Relevant Suggestions

Bai Xin, Li Sheng-mi

［Abstract］This paper gives an example of a fault of zinc oxide arrester, and deeply analyzes the causes of the failure for reference.

［Keywords］zinc oxide arrester; fault analysis; relevant suggestions氧化锌避雷器故障分析及相关建议

白　鑫，李升密

（云南电网有限责任公司文山供电局，云南文山 663000）

表1 变电站内110 kV避雷器停电数据

线路名称相序本体绝缘电阻（MΩ）Ul mA（ kV）0.75Ul mA（μA）

线路1A相2.2电压—

B相>2500166.47

C相>25001647

线路2A相>2500161.27

B相>25001617

C相45.844.7550

H2PT避雷器A相———

B相>2500165.17

C相>2500163.17运行与维护

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且有着较大的降雨量，如果避雷器内部有通道受潮，长时间

的雷雨天气会导致避雷器的快速劣化。

（2）低质量的产品：3只来自同一批次的避雷器的受潮情

况类似，根据对避雷器结构的分析能够得知，环境的变化会

导致底座与绝缘筒之间无法保持密封，进而有水珠进入到通

道内，再加上避雷器内部并不是实心的，因此会导致避雷器

出现更加严重的受潮情况。此外，避雷器阀片在生产、运输

以及安装阶段也会出现受潮的情况，主要是由于其密封性在

此类过程中受到了破坏，进而导致了裂纹的产生，在长期运

行阶段，避雷器的内部也会受到潮气和水分的渗入。

（3）表面污秽：伞裙污秽在某些地区是主要的避雷器故

障原因之一，当氧化锌避雷器存在着较为严重的表面污秽时，

会加大伞裙的爬行距离，其表面在正常运行时会出现泄漏电

流等现象，泄漏到避雷器表面的电流与其底部入的地线会在

总电流中产生叠加。通常来说，此类情况的间断性产生使由

于气候条件造成的，潮湿天气下会导致此类情况的加剧，在

一段时间后会自动消失。

3 相关建议

根据以上内容能够得知，此次事故的发生是由于避雷器

底部在长时间的雷雨天气下出现密封失效所导致的，内部通

道由于受潮而放电，导致避雷器无法保持原有的性能，进而

冲击底部造成裂纹的产生。因此，特针对此类事故提出了如

下建议。

（1）接线端子在避雷器顶部无需设置泄压通道，如同此

次泄压时避雷器顶对脱离出来的上端接线，很有可能甩到其

他地方造成相间或对地短路的情况。

（2）避雷器内部结构尽量避免采用空腔型，否则如果某个

地方无法保持良好的密封，同道就极易受潮并且加剧受潮情况。

（3）对避雷器的采购，需要做到对其质量的严格控制，

切勿在运行中出现与本次事故类似的端部极易出现密封失效

的低质量避雷器的出现，以此来避免事故的再次发生。

4 防范措施

（1）此次故障中的避雷器存在着严重的产品结构设计缺陷，

因此极易由于受潮而出现裂劣化，为了使输电线路的运行能够

更加安全可靠，就需要做好对同类故障的预防，以此来避免其

的再次发生，可以与该厂家针对相同型号的避雷器进行更换。

（2）对设备选型的进一步管理，尤其是针对用户迁改来说，

对其的管理必须要以技改工程等在公司系统内的标准来进行，

对其程序进行严格地审批，在入网、施工以及验收阶段，需

要做好对设备的严格把关。此外，还需要在整个过程中做好

对工程所需材料的管控，生产设备的厂家的供货资质需要达

到良好的标准。针对已经出现质量问题的产品设备来说，不

得将其列为供货产品。针对低质量的产品来说，不得纳入入

网运行范围内，以此来使各避雷器的运行都能够达到合格的

技术标准，使电网的运行能够满足相关的要求。

（3）对避雷器进行进一步的预防试验，尤其是采用红外

检测对其温度的测量，红外检测作为一种检测技术有着较高

的操作性以及成熟度，其对电气设备热缺陷的发现，在距离、安全性以及准确性等方面有着一定的优势，能够定期对输电

线路进行停电测试和带电测试，是最为有效的一种方式。如

果设备有着较长的运行年限或是处于某些特殊条件下，例如

高湿度、高负荷等，就需要通过对周期的缩短来对其进行频

繁的测量监控，如果在进行测温时发现其存在着异常发热的

情况，就需要在第一时间对其进行更换，以此来使此类事件

能够免于再次发生。如果条件充足的话，每年还可以按照特

定的比例来对其进行抽样检查，拆下有着较长运行时间或动

作较为频繁的避雷器，并根据预试规程要求来开展对其的预

防性试验，以此来使其的运行能够做到有据可依。

（4）通过对在线监测装置的安装，能够做到对避雷器运

行状态的实时监控。避雷器受到运行电压的影响，会出现电

流的泄漏，如果避雷器存在着异常情况，例如受潮、老化等，

就会造成更多电流的泄漏，因此，通过对泄漏电流的检测，能

够实现对其运行情况的基本掌握。在线检测装置在避雷器中

串接于接地回路中，通过对避雷器的实时监测，能够做到对

其所泄漏电流值的获取，同时，后方监控平台所获取到的来

自无线数字技术所采集的数据，通过对电脑软件的利用，能

够率先对其的自动分析和预警。相比以往运行人员采用检测

仪定期对避雷器泄漏电流的数据记录来说，其对避雷器异常

运行的发现具有实时性、快速性以及连续性。

5 结束语

一旦电气设备的电压数值超过其最大耐压值时，就会给

电气设备带来极大的影响，甚至会导致整个电力系统无法正

常运行，停止供电。因此，想要使电气设备能够免于受到过

电压的损害。管理避雷器需要从选型入手对产品质量进行把

控，以此来使入网设备都能够做到对运行要求的满足，针对

挂网运行后的设备来说，需要通过对红外测温、带电检测以

及在线监测等方式的综合运用，以此来做到对运行阶段中避

雷器绝缘状况的掌握，并在第一时间发现哪些避雷器存在着

劣化和损坏现象。同时，还需要通过对避雷器的进一步管理，

对避雷器运行阶段的技术方案的建立，如在出厂、接收验收

阶段对避雷器的实验报告等，在第一时间对各项数据的综合

分析，以此来使对问题的发现能够更加便捷、及时，使电网

的运行能够得到安全可靠的保证。

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