避雷器在PT柜爆炸原因分析 (图文) 民熔

雷电引发的10kV避雷器爆炸事故的分析[摘要]随者我国电力事业的不断发展，各个地区的电网建设也是越来越完善，为我国的各行各业发展以及人们生产生活起到了良好的促进作用。

10kV配网线路经过改造整体绝缘不断提升，供电可靠性大幅提高，低电压问题得到很大程度的解决，虽然线路安全性有所提升，但造成线路与变电站绝缘失配，使本来应该由线路对杆塔放电释放的雷电入侵能量，而经线路入侵至变电站，从而导致变电站内10kV避雷器放电；且线路绝缘越强，入侵至变电站的雷电波能量越大。

基于这种情况，本文以一变电站10kV避雷器短时间内再次故障进行原因分析，简要探讨避雷器在运行中的工作方式，原理以及在工作中容易出现的异常，故障的具体处理方法。

[关键词]避雷器；绝缘性；故障击穿[前言]2021年06月02日、2021年06月27日，某变电站在较短时间内连续发生两起避雷器爆炸，原因都是因为同一条10kV线路受雷电冲击后导致的故障跳闸，本文对此进行分析，并探索找出避雷器爆炸问题的根本原因并提出整改建议或措施，避免同类事件再次发生。

1 故障过程1.1故障一2021年06月02日15时42分，#2主变变低母线桥A相避雷器故障，10kV#2接地变高压零流Ⅰ段保护动作，跳#2变低5102开关。

事件造成10kV 2M母线失压，10kV红方线、松崩线负荷损失。

2021年06月03日03时50分，#2变低开关送电正常，恢复正常运行方式。

一、故障跳闸经过1、故障前运行方式#1主变变高1101开关及#1变低5101开关在运行中，#2变高1102开关及#2变低5102开关在运行，10kV母联5012开关在热备用状态（投入10kV母联备自投装置），10kV#1站用变、10kV#1接地变（消并小）、10kV#1PT挂10kV1M运行；10kV红方线、松崩线、10kV#2接地变（消并小）、10kV#2PT挂10kV2M运行。

2、故障后运行方式#1主变变高1101开关及#1变低5101开关在运行中，#2变高1102开关在运行，#2变低5102开关在热备用，10kV母联5012开关在热备用状态（投入10kV母联备自投装置），10kV2M母线失压。

避雷器避雷器：用于保护电气设备免受雷击引起的高瞬态过电压危害，限制自由运行时间和幅度。

避雷器有时也称为过电压保护器、过电压限制器。

如图1所示，它是一个避雷器。

避雷器连接在电缆和地面之间，通常与受保护设备并联。

避雷器能有效地保护通信设备。

当电压异常时，避雷器动作并起保护作用。

当通信电缆或设备在正常工作电压下工作时，避雷器不工作，视为对地开路。

一旦出现高压并危及被保护设备的绝缘，避雷器将立即动作，将高压冲击电流引至地面，从而限制电压幅值，保护通信电缆和设备的绝缘。

当过电压消失后，避雷器迅速恢复原状，使通信线路正常工作。

因此，避雷器的主要作用是通过并联放电间隙或非线性电阻的作用，对入侵流动波进行削幅，降低被保护设备所受过电压值，从而起到保护通信线路和设备的作用。

避雷器不仅可用来防护雷电产生的高电压，也可用来防护操作高电压。

避雷器的作用是用来保护电力系统中各种电器设备免受雷电过避雷器推荐上海民熔电气拥有西高所权威认证报告被电压、操作过电压和工频瞬态过电压损坏的电器。

避雷器主要有保护间隙避雷器、阀式避雷器和氧化锌避雷器。

保护间隙主要用于限制大气过电压，一般用于配电系统、线路和变电站进线区段的保护。

阀式避雷器和氧化锌避雷器用于变电站和发电厂的保护。

主要用于限制500kV及以下系统的大气过电压，也可用于限制超高压系统内部过电压或内部过电压的后备保护。

变电站是电力系统的枢纽，一旦遭受雷击破坏，将造成大面积、长期停电。

为防止直击雷对变电站电气设备和建筑物的破坏，安装了足够数量的避雷针；避雷器是一种能释放雷电或电力系统操作过电压能量，保护电气设备免受瞬时过电压的危害，切断连续电流，不会造成系统接地短路的电气装置。

1保护间隙：是最简单的避雷器。

管式阻隔器：也是保护间隙，但放电后能自动灭弧；三阀式避雷器：将单个放电间隙分成多个短串联间隙，增加非线性电阻，提高保护性能；4磁吹式避雷器：采用磁吹式火花隙，提高灭弧能力，限制内部过电压氧化锌避雷器:利用了氧化锌阀片理想的伏安特性(非线性极高，即在大电流时呈现低电阻特性，限制了避雷器上的电压，在正常工频下呈高电阻特性)，具有无间隙，无续流残压低等优点不能限制内部过电压，被广泛使用。

阀型避雷器爆炸的原因有哪些？运行中的阀型避雷器瓷套发生裂纹应如何处理？
阀型避雷器爆炸的缘由有哪些：
(1)在中性点不接地电力系统中，发生单相接地时，可能使非故障相对地电压上升到线电压。

此时，虽然避雷器所承受的电压小于其工频放电电压，但在持续时间较长的过电压作用下，也可能引起爆炸。

(2)电力系统发生铁磁谐振过电压时，可能使避雷器放电(FS型和FZ型避雷器是不允许在这种状况下动作的)，从而烧损其内部元件而引起爆炸。

(3)当线路受雷击时，避雷器正常动作后，由于本身火花间隙灭弧性能较差，假如间隙承受不住恢复电压而击穿时，则电弧重燃，工频续流将再度消失。

这样，将会因间隙多次重燃使阀片电阻烧坏，而引起避雷器爆炸。

(4)避雷器阀片电阻不合格，残压虽然低了，但续流却增大了，间隙不能灭弧，阀片由于长时间通过续流烧毁而引起爆炸。

(5)避雷器瓷绝缘套管密封不良，简单受潮和进水等，从而引起爆炸。

运行中的阀型避雷器瓷套发生裂纹应如何处理：
变、配电所值班人员在运行中巡察检查电气设备时，发觉避雷器瓷绝缘套管有裂纹，应依据现场实际状况采纳下列方法进行处理。

(1)向有关部门申请停电，得到批准后做好平安措施，将故障避雷器换掉。

如无备品避雷器，在考虑不致威逼电力系统平安运行的状况下，
可实行在较深的裂纹处涂漆或环氧树脂等防止受潮的临时措施，并支配短期内更换新品。

(2)如遇雷雨天气，应尽可能不使避雷器退出运行，待雷雨过后再进行处理。

(3)当避雷器因瓷质裂纹而造成放电，但还没有接地现象时，应考虑设法将故障相避雷器停用，以免造成事故扩大。

避雷器产品介绍民熔 HY5WS-17/50氧化锌避雷器10KV高压配电型A级复合避雷器参数：产品型号: HY5WS- 17/50额定电压: 17KV产品名称:氧化锌避雷器直流参考电压: 25KV持续运行电压: 13.6KV方波通流容量:100A防波冲击电流: 57.5KV(下残压) 大电流冲击耐受: 65KA操作冲击电流: 38.5KV(下残压)注:高压危险!进行任何工作都必须先切断电流，严重遵守操作规程执行各种既定的制度慎防触电与火灾事故。

使用环境:a.海拔高度不超过2000米;b.环境温度:最高不高于+40C- -40C;C.周围环境相对湿度:平均值不大于85%;d.地震强度不超过8级;e.安装场所:无火灾、易燃、易爆、严重污秽、化学腐蚀及剧烈震动场所。

体积小、重量轻，耐碰撞运输无碰损失，安装灵活特别适合在开关柜内使用避雷器故障排除案例，一：避雷器质量不良引起的事故雷雨高某生产厂及生活区高、低压全部停电。

经检查；35kV 高压输电线中的B相导线断落；雷击时变电所内高压跌落式熔断器有严重的电弧产生。

低压配电室内也有电弧现象并伴有爆炸声；有一台低压配电柜内的二次线路被全部击坏。

变电所；输电线路呈三角形排列；全线架设了避雷线?35kV变电所的入口处；装设了避雷器和保护间隙。

保护间隙被雷击坏后；一直没有修复?在变电所的周围还装设了两根24m高的避雷针；防雷措施比较全面；但还是遭受到雷害。

雷击发生后；进行了认真检查；防雷系统接地电阻均小于4Ω；符合规程要求。

检查有关预防性试验的记录；发现35kV变电所内的B相避雷器；其试验数据当时由于生产紧张等原因；一直未予以处理雷击以后分析认为；造成这起雷击损坏的主要原因有~1：雷电是落在高压线路上；线路上没有保护间隙；当雷击出现过电压时；没有能够通过保护间隙使大量的雷电流泄入大地；而击断了高压输电线路。

2：当雷电波随着线路入侵到变电所时；由于B相避雷器质量不良；冲击雷电流不能够很好地流入大地；产生较高的残压；当超过高压跌落式熔断器的耐压值时；使跌落式熔断器被击坏。

避雷器避雷器的作用当雷电过电压沿架空线路侵入变配电所或其他建筑物内时，将发生闪络，甚至将电气设备的绝缘击穿。

因此，假如在电气设备的电源进线端并联一种保护设备即避雷器，如图1,当过电压值达到规定的动作电压时，避雷器立即动作，流过电荷，限制过电压幅值，保护设备绝缘;电压值正常后，避雷器又迅速恢复原状，以保证系统正常供电避雷器的保护作用基于三个前提:1、伏秒特性与被保护绝缘的伏秒特性有良好的配合2、保证其残压低于被保护绝缘的冲击电气强度3、被保护绝缘必须处于该避雷器的保护距离之内避雷器的要求:1、正常运行时不放电，过电压时放电正确动作2、放电后要有自恢复功能避雷器的相关参数持续运行电压:即允许长期工作电压。

它应等于或大于系统的最高相电压。

额定电压（“KV”：最大工作电压（“弧灭火电压”）可在短时间内使用。

术语保险杠可以在工作电压下放电并关闭电弧。

访友脚印暂没有访客留下脚印！很久这是保护装置的特性和结构的基本参数和设计基础。

工作频率容许电压性能：指示性氧化锌抵抗在规定条件下过压的能力。

额定放电电流（“KA”：用于分离避雷器电平的放电电流峰值220KV 及以下系统不得超过5KA的剩余电压，也就是说，在冲击电流的影响下，避雷针两端产生的电压可以理解为避雷针两端所承受的最大电压。

避雷器的分类和结构用于阀型、管型、有限金属氧化物保护形式。

阀避雷针主要分为两大类：普通阀避雷针和磁性鼓风机避雷针。

Tic.Les普通阀避雷器是FS和FZ系列；磁性鼓风机避雷器是FCD和FCZ.Les阀式防雷装置模型中使用的符号如下：电力站：Y电路：D-旋转电机：C-with磁性鼓风机放电间隙。

阀挡板主要由串联连接到碳化硅电阻板（“阀板”）的平面火花空间构成，该平面火花空间安装在密封的陶瓷管中，并装有安装的连接螺栓。

在保险杠中，具有非线性特性，高电压强度和低电压强度。

一种阀式保险杠不能在正常工作电压下通过一个点火间隔穿孔，但在过压电压下通过一段点火间隔撞击保险杠。

避雷器知识讲解电力系统过电压和过电压是指在电路或电气设备上超过正常运行要求的电压。

分为内部过电压和雷电过电压。

)内部过电压内部过电压是由于电力系统中的开关操作、故障或其他原因引起的，使系统的工作状态发生突然变化，导致系统发生电磁振荡。

内部过电压分为操作过电压和谐振过电压。

一般情况下，系统正常运行时内部过电压不会超过相电压的3～4倍，因此对电力线路和电气设备的绝缘威胁不大。

雷电过电压雷电过电压又称大气过电压或外部过电压，是指雷电或大气昆虫对电力系统中的设备或建筑物的雷电感应而产生的过电压。

雷电过电压产生的雷电冲击波电压幅值可达1亿伏，电流幅值可达数万安培。

避雷器的作用在正常工作电压下，流过避雷器的电流只有微安，相当于一个绝缘体。

在过电压作用下，避雷器的电阻值急剧下降，使流过避雷器的电流瞬间增加到数千安培。

避雷器处于合闸状态，释放过电压能量，从而有效地限制了过电压对输变电设备的侵害。

氧化锌避雷器具有结构简单、成本低、性能稳定等优点。

在雷电过电压作用下，没有工频连续电流，即通过避雷器的能量可直接放置在SF6组合电器或充油设备中，无串联间隙浪涌电流耐受特性是指避雷器承受雷电和开关波电流的能力，它包括以下三个部分：1。

额定冲击电流耐受特性：8/20μs电流波，电流幅值为避雷器的标称放电电流，相当于承受雷电过电压的能力。

长时间冲击电流耐受特性：将带电的长线模型放电至避雷器，形成2000～3200μs的方波电流，该特性相当于承受最严重的操作过电压的能力。

三。

高冲击电流耐受特性：4/10μs冲击电流，电流幅值为65ka或40ka，相当于承受大的短波雷电电流的能力避雷器均压环110kV等级上一般使用均压环,他的目的主要是改变瓷式绝缘子片间的电压分布近导线侧的绝缘子电压降低,从而达到起始电晕电压之下，不至于发生电晕2.避雷器操作注意事项，雷雨时严禁人员靠近避雷装置，防止雷击放电对人产生危险的跨步电压，防止避雷针产生高压反击人，防止缺陷雷雨天气爆炸的避雷器。

PT、CT爆炸原因分析PT爆炸原因分析在6～35 kV的中性点非有效接地系统中，由于变压器、电压互感器、消弧线圈等设备铁心电感的磁路饱和作用，激发产生持续的较高幅值的铁磁谐振过电压。

铁磁谐振可以是基波谐振、高次谐波谐振、分次谐波谐振。

这种谐振产生的过电压的幅值虽然不高，但因过电压频率往往远低于额定频率，铁心处于高度饱和状态，其表现形式可能是相对地电压升高，励磁电流过大，或以低频摆动，引起绝缘闪络、避雷器炸裂、高值零序电压分量产生、虚幻接地现象出现和不正确的接地指示。

严重时还可能诱发保护误动作或在电压互感器中出现过电流引起PT烧坏。

1故障现象及相关数据6 kV系统共有八段，采用的是上海华通开关厂生产的电气组合柜，该厂设备自投产以来，主部件未发生大的缺陷，但其辅助测量PT发生了8台次损坏，现象表现为本体炸裂、内部绝缘物质喷出故障，致使6 kV系统的相关保护不能投运，部分自动功能无法实现。

这给厂用系统的安全稳定运行带来了极大的隐患。

2故障原因初探根据故障现象，经过初步判断，估计是由于下述的几个原因所致。

1) 产品质量不好：如果由于产品本身绝缘、铁心叠片及绕制工艺不过关等，均可能致使电压互感器发热过量使绝缘长期处于高温下运行，从而导致绝缘加速老化，出现击穿。

该类型的电压互感器一次侧绕组发生匝间短路，这样电流会迅速增大，铁磁也将迅速饱和从而导致谐振过电压，使绝缘击穿，高压熔断器被熔断。

2) 电压互感器二次负荷偏重，一、二次电流较大，使二次侧负载电流的总和超过额定值，造成PT内部绕组发热增加，尤其是在电压高于PT额定电压(6kV)情况下，PT内部发热更加严重；再者，该系统属于中性点非有效接地系统，故一次侧电压在运行中容易发生偏斜，当某相出现高电压时，该相PT更加容易发生热膨胀爆裂。

表1故障统计编号电压互感器型号现象备注601 VKI7.2 C相爆裂，引起匝间短路更换为JDZX8-6型电压互感器后，投运不到两天时间，又发生B 相爆裂，引起匝间短路603 VKI7.2 A相爆裂，引起匝间短路604 VKI7.2 A相爆裂，引起匝间短路606 VKI7.2 A、C相爆裂，引起匝间短路607 VKI7.2 A、C相爆裂，引起匝间短路主要技术参数：变比600/根号3/100根号3/100/3，额定容量90/100V A，上海互感器厂注：1)VKI 7.2型电压互感器为引进型，国内相应的产品型号为JDZX8-6；6kVⅠ段至Ⅷ段各有一组(3台)变比为6000/3／100/3／100/3的互感器，2)工艺为树脂浇注式半绝缘，一次中性点的耐受为3kV(出厂值)。

关于避雷器爆炸事故分析关于“1.19”金属氧化物避雷器爆炸的事故分析报告2002年1月19日晨8:05分,拜城发电厂三期扩建工程#9机组主变110KV侧A相避雷器(YH10W-100/260W)突然爆炸。

一、现象①避雷器从上部1/3处炸开，上下两节飞至15米之外；②顶部110KV引线从上下两端根部断开，飞至15米以外的#9发变出口组合导线C相上。

③爆炸后的金属氧分物残片遍及周围50米以外。

二、原因分析事故出现后，较好的保护了现场，及时汇报上级领导及主管技术部门。

厂家技术代表、新疆电力建设公司技术人员、阿克苏电力有限责任公司安监部、生技部负责人都及时赶到现场进行调查和核实。

并经2002年1月25日由阿克苏电力有限责任公司变电修试公司现场对其余的B相、C相及新购置的1相金属氧化物避雷器进行了现场试验（见试验报告），分析原因如下：1、该避雷器出现了低电阻，泄漏电流增大，超过标准值（mA 级），本应在额定工频电压下切断工频续流，而因避雷器故障起不到切断续流作用，引起内部过热爆炸。

2、安装交接试验记录不全，根据《电气设备安装交接试验标准》国标GB-50150-91，金属氧分物避雷器出厂至现场安装前必须做如下试验：①绝缘电阻35KV以上不低于2500MΩ。

②直流1mA电压（U1mA）及0.75U1mA下泄流电流不得低于GB11032规定值。

③U1mA实测值与初始值或制造厂规定值比较，变比应不大于±5%。

④0.75U1mA下的泄流电流不应大于50μA。

特别指出：初始值系指交接试验或投产试验时的测量值。

安装单位只做了第1项绝缘电阻测试，其它试验没有测试，无法核定该相避雷器出厂至现场内部是否出现质量因素。

3、从避雷器爆炸后的现场情况及电气运行记录分析，没有导致避雷器过电压（操作过电压、谐振过电压、雷击过电压）的任何外界因素。

三、结论1、该相金属氧化物避雷器虽出厂检验合格，在储运和安装阶段绝缘筒或氧化物阀片是否受到外部震荡，挤压产生损伤，引起绝缘电阻降低，泄露电流增大，导致产品在运行电压下闪络，引起产品爆炸，责任属供货方（西电集团公司）。

氧化锌避雷器氧化锌避雷器是电网中不可或缺的过电压防护设备,其工作状态和安全运行受到了越来越多的重视,其重点用来限制雷击过电压以及操作过电压,保证系统的正常稳定运行。

氧化锌避雷器具备可靠的非线性特性,同时防护性能高、通流容量大、设备简单,被广泛应用到高电压领域中,保护更多的电气设备。

氧化锌避雷器设备介绍氧化锌产品介绍民熔氧化锌避雷器HY5WS-17/50氧化锌避雷器10KV高压配电型 A级复合避雷器产品型号: HY5WS- 17/50 额定电压: 17KV产品名称:氧化锌避雷器直流参考电压: 25KV持续运行电压: 13.6KV 方波通流容量: 100A防波冲击电流: 57.5KV(下残压) 大电流冲击耐受: 65KA操作冲击电流: 38.5KV(下残压)注:高压危险!进行任何工作都必须先切断电流，严重遵守操作规程执行各种既定的制度慎防触电与火灾事故。

使用环境:a.海拔高度不超过2000米;b.环境温度:最高不高于+40C- -40C;C.周围环境相对湿度:平均值不大于85%;d.地震强度不超过8级;e.安装场所:无火灾、易燃、易爆、严重污秽、化学腐蚀及剧烈震动场所。

体积小、重量轻，耐碰撞运输无碰损失，安装灵活特别适合在开关柜内使用民熔 HY5WZ-17/45高压氧化锌避雷器10KV电站型金属氧化锌避雷尽管氧化锌避雷器的主要组成部件的制造水准持续得到精炼,但是基于长期承受工频电压、间歇性承担过电压以及内部受潮等各种不良因素,阀片的性能会逐渐劣化,泄漏电流不断增加,从而导致温度持续升高,最终造成电网事故。

因此,鉴于氧化锌避雷器事故率呈现逐年上升的趋势,为了减少和避免事故的发生,维持系统正常工作,研究可靠的对氧化锌避雷器进行在线监测与故障预警的手段迫在眉睫。

首先搭建了氧化锌避雷器正常工况下的仿真模型,计算分析了其电位分布情况与氧化锌阀片的泄漏电流,并经由带电试验对比了仿真计算的可靠性和准确性,之后分析了氧化锌避雷器的均压环安装高度、氧化锌阀片的相对介电常数大小对氧化锌避雷器电位分布的影响,提出优化方案。

武汉华能阳光电气有限公司金属氧化物避雷器爆炸起因爆炸事故特点由于金属氧化物避雷器具有保护比小、通流容量大、稳定性好等优点，从而取代传统碳化硅避雷器已是大势所趋，目前在我国高压、超高压领域，金属氧化物避雷器已处于垄断地位。

然而，在运行中，金属氧化物避雷器的爆炸事故时有发生，例如，某供电1986年安装了国产FYS一10型无间隙金属氧化物避雷器33只，投运不到一年就爆炸了8～9只，大部分是在雷雨天气损坏，个别也有正常运行情况下损坏的。

再如某变电所采用ABB公司的MWPO12型无间隙金属氧化物避雷器，持续运行电压12kV，1988年3月I段母线B相避雷器击穿，当时天气晴朗，系统无操作；1989年8月，雷雨时，I段母线C相避雷器爆炸；1990年6月，在倒闭操作时，I段母线避雷器爆炸，三相避雷器均损坏。

又如，持续运行电压11kV；1989年11月I段F1电缆接地，51TV柜3只避雷器爆炸等。

山东省的统计表明，避雷器爆炸事故每年都有发生，尤以金属氧化物避雷器的事故率高，严重影响系统供电。

1987年11月至1988年4月，原机械电子工业部和水利电力部组织联合调查组对110kV及以上电压等级的2549台金属氧化物避雷器进行调查，共有16相（其中国产12相，进口武汉华能阳光电气有限公司原装4相）发生事故。

综合金属氧化物避雷器的爆炸事故，其特点是：（1）既有发生在操作时，也有发生在元操作时的。

（2）既有在中性点非直接接地系统，也有发生在中性点直接接地系统的。

（3）既有大型骨干厂生产的，也有小厂生产的。

（4）既有国产的，也有进口的。

（5）既有发生在雷雨天，也有发生在晴天的。

爆炸原因分析（一）受潮金属氧化物避雷器受潮有两个途径：l）金属氧化物避雷器的密封胶圈永久性压缩变形的指标达不到设计要求，装入金属氧化物避雷器后，易造成密封失效，使潮气或水分侵入。

例如，某大厂生产的一只金属氧化物避雷器运行二年多损坏，经检查系该避雷器密封橡皮不良所致。