热爆式避雷器用脱离器运行故障原因分析.pdf

技 术 与 应 用 热爆式避雷器用脱离器运行故障原因分析 刘 洋 查显光 周志成 费益军 伍雪峰 ( 江苏省电力公 司电力科学研 究院，南京 2 1 1 1 0 3) 摘要 自2 0 0 7年 以来， 全省 2 2 0 k V变电站出线均补装悬挂式避雷器 ， 2 0 1 0年全省发生多起热 爆式避雷器用脱离器故障影响电网安全运行，通过对避雷器本体以及脱离器残片进行分析，发现 避雷器本体性能正常，各项性能满足标准要求，脱离器由于密封不良导致机械强度下降，发生非 正常脱离，总结 了国内热爆式脱 离器存在 的问题，提 出了相应对策及防范措施。 关键词：避雷器；热爆 式、脱离器 The Ana l ys is o f Fa u l t s o f t he The r m o e x pl o s ive Dis c o n n e c t o r f o r S u r g e Ar r e s t e r s L i u Y a n g Z h a X ia n g u a n g Z h o u Z h ic h e n g F e i r j u n W u X u e f e n g ( E l e c t r ic P o w e r R e s e a r c h I n s t it u t e ， J ia n g s u P r o v in c e E l e c t r ic P o we r C o mp a n y , Na n j in g 2 1 1 1 0 3 ) Abs t r ac t The s u s p e n de d t y pe o f s u r g e a r r e s t e r s h a d ins t a l l e d a t 2 20 kV s ub s t a t io n f r o m 2 0 07 t h e e l e c t r ic po we r s ys t e m wa s influ e n c e d b y t h e s e r ie s f a il u r e of t he t h e r mo e xp l o s ive Dis c o n ne c t o r f o r s u r ge a r r e s t e r s a t 20 1 0 Th e s u r ge a r r e s t e r s a n d t h e r mo e x p l os iv e d is c on n e c t o r we r e s e l e c t e d t o t e s t t h e ir c ha r a c t e r is t ic o f e l e me n t a l pe r f o r m a n c e s 。 t he t e s t r e s u l t s s h o w t h a t pe r for ma n c e o f s u r g e a r r e s t e r s me e t t o s t a nd a r d r e q u ir e me n t ，t h e me c h a n ic a l s t r e n g t h d e c r e a s e o b vio u s l y d ue t o s e a l in g pr ob l e m ， a n d l e a d t o d is e ng a g in g a bn o r m a 1 Th e pa pe r wa s ge ne r a l iz e t he p r e s e n c e pr o bl e m o f t he r mo - e x pl o s iv e Dis c o n ne c t o r ， a n d t h e c o r r e s po n d ing s t r a t e g y wa s p ut f o r wa r d Ke y wor ds ： s ur ge a r r e s t e r ； t h e r mo- e x p l o s i ve ； d is c o n ne c t o r 输电线路遭雷击故障时， 雷电侵入波到断路器的 断口发生全反射 ，可能超 出断路器额定耐受冲击 电 压 ， 而线路侧触头不受母线避雷器保护， 造成断路器 的外绝缘闪络或内部击穿事故。 近年来， 各单位通过 变电站出线加装悬挂式避雷器， 在防雷方面取得 了一 定成效。目前，全省 3 5 2 2 0 k V 悬挂式避雷器大多 加装 了脱离器，脱离器作为避雷器的特殊附件，与避 雷器串联使用，当避雷器出现劣化或损坏失效时， 脱 离器会迅速动作，将故障避雷器从电力系统中退出， 及时消除系统接地并为故障避雷器提供 明显标识， 便 于维护人员查找故障进行检修更换。 在国外， 如欧美、 日本、 东南亚等国家和地区， 在 电网中运行的配电型、 电站型及线路型避雷器己普遍采用了配套脱离器， 国 内也在逐步推广使用脱离器。 1 热爆式脱离器工作原理 脱离器有热爆式和热熔式两种 ，其 中热熔式脱 离器由于自身结构原理的缺陷导致故障时不能迅速 脱离 ，因此不被国际认可， 目前国际上通用的是热 爆式脱离器。 早期热爆式脱离器为 1 9 8 4年 GE公司的碳化硅 阀式避雷器所用脱离器 引进到国内，其原理为放 电 间隙上并联一个电容器 ，热爆管放置在放 电间隙的 下电极内，当避雷器正常工作时，雷 电及操作冲击 电流在 电容器上的压降不足 以使放电间隙击穿，脱 离器不动作 ，当避雷器故障损坏时，工频故障电流 在 电容器上的压降使放 电间隙击穿放 电且 电弧持续 加热热爆管，直到脱离器动作。由于国外均用于故 障电流 2 0 A 以上的中性点直接接地系统，该类型脱 离器不能确保在小工频故障电流下动作，所 以与我 国电网的特点不相适应。 新型热爆式脱离器采用压敏电阻 ( 碳化硅或氧 化锌 阀片)并联于放 电间隙上 ，在下电极内装有热 爆管，在小工频故障 电流下压敏电阻发热，引爆热 2 o 1 3 年 第 3 期霉 气 技 戒I 7 5 2 )产 品生产环 节 脱离器外壳材料采用 电木粉 ( 又称胶木粉 ) ，是 主要 以木粉为填料的酚醛塑料 ，经压制而成，其具 有 良好的绝缘性能， 用于制造电器和 日用工业品等， 也有部分厂家采用 AB S塑料作为外壳材料 。 脱离器 内所用压敏 电阻有两种 ，一种是碳化硅 电阻，另一种是氧化锌 电阻，其中碳化硅 电阻成本 低 ，氧化锌 电阻成本稍高，因此，厂家在考虑成本 问题时优先选择碳化硅 电阻。 从图 5 脱离器内部结构看出， 热爆管安装在底部 ( 下电极) ，压敏电阻 ( 上电极 )与热爆管之间有一 放 电间隙， 放电间隙大小是影响脱离器可靠动作的关 键， 放 电间隙如果太大，即使电阻发热也难以使脱离 器动作，如果间隙太小， 则雷电或操作冲击电流造成 的热量可能会使脱离器误动。 由于脱离器通常为手工 装配，因此也是影响脱离器产品质量的重要环节。 M 1 2 ， 、 + 放电间隙 图 5 脱离器内部结构 密封性能是影响脱离器使用的关键， 脱离器上部密 封通常是采用环氧树脂密封胶，下部无密封胶。因此， 长期运行后， 下部容易渗水， 导致内部锈蚀， 电阻发热， 造成脱离器误动。 图 6中脱离器故障即为由于密封不 良 造成内部锈蚀，最终导致脱离器非正常脱离。 图 6 脱离器运行故障 技术 与 应 用 5 结论 1 )通过对故障后避雷器和脱离器残片进行分 析，发现避雷器各项性能满足要求 ，脱离器主要 由 于密封不 良造成 内部锈蚀、机械强度下降，最终导 致非正常脱离。 2 )脱离器的采购、生产环节是导致产品质量不 合格的主要原因，采用塑料外壳的热爆式脱离器， 其密封工艺难 以控制，材料耐候性能较差，建议运 行部门慎重选择，另外需加强脱离器入网检测 ，重 点考核脱离器的密封性能。 3 )建议避雷器厂家应加强对脱离器质量控制， 1 1 0 k V 及 以上避雷器用脱离器非破坏性试验应进行 逐个检验 ， 破坏性试验应按不低于 3 的采购数量比 例进行抽检 ，抽检试验应重点加强对脱离器 的抗拉 抗弯性能和高低温密封性能的把关 。 参考文献 1 肖国斌， 祝毅， 李政文 新型热爆式避雷器用脱离器 J 广东电力， 2 0 0 3 ， 6 ( 1 6 )： 5 5 - 5 9 2 】 鲁玉庆6 3 5 k V 线路型带脱离器避雷器在胜利油 田电网应用 电瓷避雷器， 2 0 0 9 ( 1 ) ： 3 3 3 5 3 】 核反应堆压力管道与压力容器 的L B B分析【 R 北京： 清华大学核能技术设计研究院， 1 9 9