李杰
广东电网有限责任公司河源供电局 广东河源 517000
摘 要：文章介绍了现有避雷器结构应用状况，分析复合绝缘金属氧化物避雷器的结构和工作原理，通过一起３５ｋＶ复合绝缘避雷器故障为例，分析了复合绝缘避雷器故障产生原因，提出了相应处理措施。
关键词：３５ｋＶ；复合绝缘；避雷器故障；处理措施
引言
电网的安全运行离不开避雷器的保护，避雷器在电网的安全运行中有着举足轻重的地位。硅橡胶复合外套金属氧化物避雷器有显著的优点，如外套耐污秽性能好、重量轻、体积小、弹性好、便于运输安装等。从近几年南方电网公司的招标情况来看，电网对35 kV复合外套避雷器的需求量有明显增加，近几年已有大批量复合外套避雷器投入电网中运行，然而，在实际运行中，３５ｋＶ复合绝缘避雷器事故时有发生。下面结合复合绝缘避雷器的结构特点，分析两起避雷器失效的原因，提出防止类似事故发生的措施。
1 现有避雷器结构应用状况
由于避雷器生产厂家众多，产品结构也各不相同，系统中运行的避雷器主要结构有如下两种。
A型避雷器，其绝缘管起机械支撑作用，两端法兰通过螺纹与绝缘筒连接，将电阻片密封于绝缘筒内部，绝缘筒外部硫化硅橡胶伞裙；需要设置单独的底座，底座结构和避雷器本体结构相似，只是内部空腔中不装芯体；这种类型的避雷器本体和底座内部均存在空腔，因此避雷器内容易产生“呼吸”现象，湿气随之浸入到避雷器内部，造成避雷器内部受潮，元件受潮影响将避雷器的安全运行，而绝缘底座内部受潮将降低底座的绝缘电阻，影响监测器对避雷器运行状况的监测。
B 型避雷器，其内部电阻片叠加后用环氧树脂浸胶玻璃纤维带缠绕固化形成芯体，芯体外部硫化硅橡胶伞裙。这种结构使避雷器内部气隙，不存在避雷器内部“呼吸”现象，降低避雷器的受潮几率。此结构避雷器用玻璃纤维层代替绝缘筒，固化后的玻璃纤维层机械强度较高，承担避雷器在运行中的机械负荷。去掉两端的法兰和绝缘筒，这大大降低了避雷器的重量，使产品结构比较紧凑，也提高了生产效率、降低了产品成本。但其底座多数还是采用A型避雷器的绝缘底座，或是采用多对绝缘套垫与钢板组装而成组合底座，绝缘套垫的材质有陶瓷、SMC(不饱和聚酯玻璃纤维增强片状模塑料)等绝缘材料制成，在表面干燥、污秽较轻的情况下，其绝缘电阻较高，但在阴雨潮湿天气及污秽严重情况下，由于绝缘表面憎水性较差，其绝缘电阻下降较为严重；除此之外，还存在绝缘失效的情况。造成这些缺陷的原因是底座绝缘件高度较低、且完全裸露于空气中，在运行过程中绝缘部件的老化、严重积污、绝缘件破裂或损坏，造成底座绝缘电阻下降或失效。
2复合绝缘金属氧化物避雷器的结构
复合外套金属氧化物避雷器的一般结构如图１所示。以绝缘筒为支撑主体外包裹硅橡胶伞群，内部从上到下依次为压紧弹簧、氧化锌阀片、金属垫高件和电极。密封填料用于填充绝缘筒与阀片间的间隙，并且通过真空灌注很好地粘接在绝缘筒、氧化锌阀片的表面和金属 电极上，同时消除胶中和结构空隙中的空气。填补填充胶后，将其加温固化成密封固体绝缘 层，使阀片、绝缘筒、电极形成一个整体，内部没有空腔，避免吸入水分引起绝缘失效。
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3避雷器故障案例分析
某日某５００ｋＶ变电站＃３主变投入运行后，主变３５ｋＶ侧避雷器Ｃ相有轻微异响。检查避雷器三相计数器泄漏电流基本相同，均为０．５ｍＡ，但避雷器Ｃ相计数器内指针有轻微晃动。根据现场声音，判断异响由主变３５ｋＶ侧避雷器Ｃ相内部发出，其内部存在缺陷，随即对其进行了更换。故障避雷器型号为ＹＨ１０ＷＺ－５１／１３４。解体前对避雷器进行试验，避雷器直流参数合格，交流参数不稳定，局放量较大（ＡＣ相局放量均为１０５ｐＣ；ＧＢ１１０３２要求避雷器在１．０５倍持续运行电压下的内部局部放电量应不大于５０ｐＣ）。试验结果见表1（其中数值均为有效值）。
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解体该避雷器，发现避雷器顶部弹簧压紧不严，导致底部的电极与金属垫高件没有压紧；解体所有氧化锌阀片（以下简称阀片），发现避雷器下部垫块与最下阀片间有放电痕迹，避雷器底部金属垫高件上存在硅胶，避雷器底部电极上存在硅胶，最下阀片与相邻阀片上有绝缘胶，其他阀片无异常。
通过以上解体现象可看出，此避雷器在生产过程中未能压正压簧而导致其阀片间出现间隙，之后在注入绝缘胶过程中，底部的电极与金属垫高件间未完全接触，接触面存在一层硅胶，在运行中电极与金属垫高件间不能完全导通而放电，出现异响和计数器摆动。
对于试验数据合格问题，后经再次询问厂家得知，厂家在避雷器返厂后曾进行了局部放电试验，局部放电试验所加电压较高，使垫片与阀片间绝缘胶完全击穿，从而使试验数据合格。
4避雷器缺陷及故障原因分析
案例中变电站避雷器故障原因是安装避雷器时工艺控制不严，避雷器内部压紧弹簧安装不正，造成底部金属垫高件与电极间接触不严，在真空注胶过程中，硅胶进入金属垫高件与电极间，造成接触不良，在投运后发生放电产生异响。另外，厂家未按照ＧＢ１１０３２－８９《交流无间隙金属氧化物避雷器》“额定电压２．３ｋＶ及以上的避雷器应测定局部放电量，避雷器在１．０５倍持续运行电压下的内部局部放电量应不大于５０ｐＣ”的要求，在出厂时进行局部放电试验，导致问题未能及时被发现。复合外套避雷器虽然有体积小、重量轻、密封、防爆性能好、易于安装等优点，但通过分析这起３５ｋＶ避雷器缺陷的原因不难发现，厂家生产制造时工艺控制不精，出厂试验时把关不严，很易造成避雷器故障。
5应对措施
首先，在工厂制造阶段，要加强对避雷器工艺质量的把控，尤其是对避雷器内部注胶和外部复合绝缘浇注工艺的控制和改良；出厂试验环节严格把关，验收时要求厂家提供详细的出厂试验报告并按规程认真检查；有条件者还可派出人员驻厂监造，对关键步骤进行跟踪管控。其次，在变电站运行过程中要加强对避雷器的运行巡视和泄漏电流的监测。加强避雷器泄漏电流的在线监测和日常巡视检查，若电流增长量大于１０％，或三相泄漏电流数值差大于２０％，或泄漏电流表指针抖动，就应立即上报严重缺陷并尽快检查处理；重视相关监测设备如避雷器监测仪的缺陷处理，及时更换损坏表计；及时处理避雷器底座绝缘不良等影响泄漏电流监测的缺陷，且在缺陷处理前缩短带电测试周期；加强避雷器日常巡视和红外精确测温工作，红外热像仪能非接触地反映设备的红外辐射分布情况，并将温度精确显示在屏幕上，能更直观地发现故障部位；红外测温时应特别注意测量避雷器中间法兰处的温度及相间温差，当相间或同相各节间温差不小于３ ℃时，应视为严重缺陷上报分析处理；在实际测量操作中，需根据避雷器的运行平均温度，设定红外热像仪感温范围，使成像更清晰，更易发现温度异常部位。
6结束语
通过对两起３５ｋＶ复合绝缘金属氧化物避雷器故障的分析，表明要预防避雷器故障，必须标本兼治。避雷器投入运行前的质量控制是保障安全运行的基础；运行中的巡视和监测，运行数据的积累和比较分析，是及早发现缺陷，防止事故发生的必要手段。
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