（国网绥化供电公司 黑龙江绥化 152000）
摘要：避雷器是保证电力系统安全运行的重要保护设备之一，而氧化锌避雷器（metal oxide arrester，MOA）以其优异的电气性能逐渐代替其他类型的避雷器，成为电力系统的换代保护设备。文中介绍了一起典型的MOA故障情况，并对造成MOA故障的原因进行了总结分析；同时，结合解体和运行工况详述了该次MOA发生爆炸击穿的原因，MOA自身设备的不良受潮是导致这次事故的主要原因。最后，提出了一些反事故措施及合理化建议，确保及时掌握避雷器的运行状况，预防同类事故再次发生。
关键词：MOA；故障；电击穿；绝缘受潮
0.引言
电力系统在运行的过程中，经常遭受各种内部过电压或大气过电压的侵害，如果过电压值超过电气设备的耐压水平，就会造成电气设备事故，甚至使供电中断，影响电力系统的可靠供电。为了减少过电压对电气设备的损害，都要在电力系统中装设避雷器，以确保电气设备稳定运行[1]。本文对一起110kVMOA故障事故进行诊断分析，并结合变电站实际运行情况提出了一些改进建议。
1.事故简况
某110kV某变电站110kV某线路差动保护动作，该线开关跳闸，重合闸动作不成功，2号主变三侧开关跳闸，2号主变失电。同一时间35kV备自投，10kV备自投动作，35kV分段、10kV分段合闸成功，未对外甩负荷。现场检查发现该线路A相避雷器爆炸，防爆孔已动作。
2.避雷器解体检查
2.1外观检查
事故发生后，对故障相避雷器拆卸和外观检查。发现在避雷器端盖处有电弧烧伤痕迹，复合外套外表面多处出现击穿爆炸孔洞，击穿爆炸孔洞与环氧树脂绝缘套筒上防爆孔的位置一致，通过爆炸后孔洞可以清晰地看见内部环氧树脂绝缘套筒，避雷器伞裙上出现大面积放电后炭黑痕迹。
2.2解体检查分析
事故后对避雷器进行了解体检查，发现端盖附近的环氧树脂绝缘套筒外表面有电弧击穿发展通道。对端盖进行了拆除，取出压紧弹簧和氧化锌阀片。观察发现，整个压紧弹簧和阀片外表面以及环氧树脂绝缘套筒的内壁在放电作用下已经完全被熏黑。压紧弹簧间的导电铜片也已熔断。为了检查氧化锌阀片在击穿放电下的情况，对阀片进行了拆解和观察，发现阀片完好，表面釉层是银色白亮亮的。
从上面的分析可以得出，环氧树脂绝缘套筒沿面放电是引起避雷器爆炸的主要原因。导致避雷器环氧树脂绝缘套筒沿面放电的原因是由于套筒沿面形成了一种极易发生电弧前进的放电通道。这种通道主要是由于避雷器本体密封不严造成内部受潮，形成潮气放电通道。同时，避雷器本身存在固有的缺陷[2]。
3.运行工况分析
由于爆炸的氧化锌避雷器装设在110kV的电网上，所以有必要对其运行的工况进行调查，以分清事故的原因。
3.1操作过电压的问题
爆炸前，110kV电力系统没有进行操作，处于无操作的平静状态，连35kV和10kV侧都没有操作，没有任何扰动现象，因此可以肯定不是操作过电压的影响。
3.2大气过电压的影响
根据气象部门资料，爆炸前该地区的天气为晴天，因而该变电站和相连的变电站以及该线路上空不存在雷击的情况，因此可以排除雷电过电压的影响。
3.3泄漏电流情况
根据氧化锌避雷器工频泄漏电流情况，说明在这段时间里A相避雷器的绝缘水平降低，绝缘存在的固有缺陷进一步扩大。这也反映了避雷器本身存在受潮或者绝缘缺陷问题。
4.避雷器爆炸原因分析
造成金属氧化锌避雷器故障的原因主要有雷击过电压、操作过电压、表面污闪放电、内部放电故障和内部受潮等几种原因。初步排除雷电和操作过电压后分析其他原因。
（1）内部阀片与外瓷套之间的放电，这种放电主要由MOA内部阀片与外套之间的径向电位差造成。
正常情况下内部阀片与外套之间的径向电位差较小，此时一般不会出现局部放电现象。当外套受到污秽作用及潮气作用时，外套上的电位发生变化，特别是在MOA上或下部存在干区时，电位分布将更不均匀，此时阀片与外套间存在较大的径向电位差。当电位差达到一定程度后就会发生局部放电，持续继续发展就会过热发生爆炸。这种放电会使阀片在电流聚集的地方温升过高被烧熔，损坏阀片，导致整个避雷器破坏。而且阀片发生劣化时会导致泄漏电流发生变化。解体后发现氧化锌阀片没有受损，因此可以排除内部阀片与外瓷套之间的放电情况的发生。
（2）避雷器外套表面的污秽，当ZnO避雷器表面积污较严重时，因积污受潮而发生污闪，或出现表面泄漏电流增加等现象时，表面产生的泄漏电流将通过避雷器底部的入地线叠加在避雷器的总电流中。一般避雷器表面的污闪或泄漏电流的增加只是在一段时间内出现，过一段时间后将消失，表明污秽导致的阻性电流增加与内部受潮导致阻性电流长期增加有本质区别。从绝缘伞裙上观察，可以发现污秽并不是非常严重，另外，阻性电流不断增加，而且变化率比较迅速，可以排除避雷器外套表面的污秽导致污闪而造成爆炸。
（3）避雷器不良导致受潮，如果避雷器存在制造工艺上的缺陷，在外部环境冷热循环的变化下，内部空气膨胀或者收缩形成呼吸，使密封不好的MOA侵入潮气，导致MOA出现放电故障，在高压作用下导致避雷器爆炸。
金属氧化锌避雷器的工艺和质量决定避雷器的好坏，任何一个部件出现缺陷都可能造成设备质量的下降[2]。
无间隙金属氧化锌避雷器的等值电路可以近似地用非线性电阻R和电容C的并联电路来表示，避雷器的泄漏电流IX由阻性电流分量IR和容性电流分量IC组成。在运行电压下测量无间隙金属氧化锌避雷器交流泄漏电流，可以在一定程度上反映避雷器的运行状态。在正常运行情况下，流过避雷器的电流主要是容性电流，阻性电流只占很小的一部分，约为10%~20%。当阀片老化、避雷器受潮、内部绝缘部件受损以及表面污秽严重时，容性电流变化不大，而阻性电流大大增加，导致泄漏电流增大。
由于加工工艺控制不严的产品会出现密封系统不良等问题，运行中避雷器吸附环境中的潮气，自身的电导性能会明显增加，阻性电流显著增大。当氧化锌避雷器轻度受潮时，通常因氧化锌阀片电容较大而导致受潮元件自身的阻性电流增加；当受潮严重时，阻性电流可能接近或超过容性电流；当受潮程度进一步加剧，将会由于内部结露而导致沿面击穿，造成避雷器整体损坏。
通过以上分析，生产过程中绝缘筒浇注时定位发生偏差，阴雨天气时，避雷器不能起到防潮作用，水汽进入使绝缘筒内壁和阀片受潮，导致极间绝缘电阻骤降，最终致使泄漏电流突增导致避雷器爆炸事故。
5.结论
为了避免避雷器发生故障，一方面应加强设备选型和订货的监督；另一方面应加强运行监督，避雷器受潮是一个发展过程，特别是运行多年的避雷器，其受潮的概率较高，因此，应加强运行监督，主要包括：
（1）定期巡视，并将避雷器计数器的泄漏电流数据进行记录，每月对数据进行分析，绘制曲线。对泄漏电流突然增大的应及时汇报，开展带电测试或停电试验。
（2）每年雷雨季节前，应加强避雷器的带电测试，当带电测试阻性电流超过初始值的1.5倍时，应缩短检测周期，并进行红外检测诊断；当阻性电流超过初始值2倍时，应立即停电检查。
（3）开展红外测温工作。对无间隙金属氧化物避雷器进行红外诊断。当发现热像异常或相间温差超过规定时，应采用其他试验手段确定缺陷性质及处理意见。
参考文献
[1]王兴贵，李庆玲，李效珍，等，氧化锌避雷器应用研究[J]，高压电器，2008，44（2）：175-177；；
[2]李庆玲，王兴贵，李效珍，等，氧化锌避雷器应用一些问题探讨[J]，高压电器，2009，45（2）：130-131；
作者简介
肖旭，男，1988年12月出生，汉族，工程师，从事电力工作。