前 言
避雷器是電力系統(tǒng)中的過電壓保護(hù)裝置，又稱為電壓限制器。避雷器通常安裝于帶點(diǎn)導(dǎo)線與大地之間，與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)，當(dāng)過電壓值達(dá)到規(guī)定的動(dòng)作電壓時(shí)，避雷器立即動(dòng)作，限制過電壓幅值，保護(hù)設(shè)備絕緣;當(dāng)電壓值正常后，避雷器又恢復(fù)原狀，電力系統(tǒng)正常供電。
在電力系統(tǒng)中，設(shè)備的主要風(fēng)險(xiǎn)來自感應(yīng)雷和對(duì)所連架空線的直擊雷。電網(wǎng)一般是靠變電站出線側(cè)和配電變壓器的高壓側(cè)的避雷器保護(hù)，線路中間的部分，缺少避雷線的保護(hù)而易受到雷擊。
目前，配電網(wǎng)中常見的避雷器有保護(hù)間隙避雷器、管型避雷器、閥型避雷器和氧化鋅避雷器。保護(hù)間隙和管型避雷器主要用于配電系統(tǒng)、線路和發(fā)電廠、變電所進(jìn)線的保護(hù)，以限制入侵的大氣過電壓。閥型避雷器和氧化鋅避雷器主要用于變電所、發(fā)電廠及變壓器的保護(hù)，在220kV以下系統(tǒng)中主要用于限制大氣過電壓，在超高壓系統(tǒng)中還用來限制內(nèi)過電壓或作內(nèi)過電壓后備保護(hù)。閥型避雷器和金屬氧化鋅避雷器的保護(hù)性能對(duì)變壓器或其他電氣設(shè)備的絕緣水平存在著直接影響。氧化鋅避雷器，是目前來講技術(shù)較成熟的一種避雷器，也是當(dāng)今使用最廣泛的避雷器。它產(chǎn)生于上世紀(jì)七十年代，主要由氧化鋅壓敏電阻構(gòu)成。它由于性能優(yōu)越、耐污穢、質(zhì)量輕、閥片性能穩(wěn)定而受到10kV配電網(wǎng)的廣泛使用。
1. 10kV配網(wǎng)避雷的主要問題
10KV配電網(wǎng)是電力網(wǎng)中電力線路結(jié)構(gòu)最復(fù)雜、使用環(huán)境也最復(fù)雜的一個(gè)環(huán)節(jié)。對(duì)于數(shù)目眾多的配電變壓器和電纜線路等，都可能會(huì)遭受雷電襲擊，都需要裝設(shè)避雷器作為防雷保護(hù)。因此，10KV配電網(wǎng)中避雷器發(fā)生故障的概率也較大。目前，10KV配電網(wǎng)中常用到的避雷器為氧化鋅避雷器，這種避雷器運(yùn)行時(shí)間長后，容易發(fā)生絕緣老化的問題，常常表現(xiàn)為泄漏電流隨加壓時(shí)間延長而逐漸增大，嚴(yán)重時(shí)將會(huì)在運(yùn)行中導(dǎo)致絕緣損壞，使設(shè)備失去保護(hù)，造成停電事故。
然而配電網(wǎng)避雷器數(shù)量眾多，僅依靠預(yù)防性試驗(yàn)進(jìn)行檢測，則需要停電并消耗大量的人力、物力，所以有很多運(yùn)行部門延長了試驗(yàn)周期，甚至取消了預(yù)防性試驗(yàn)，直到避雷器老化或受潮發(fā)生事故后才更換。同時(shí)，避雷器的外套一般采用合成絕緣材料，避雷器短路后很難從外觀上發(fā)現(xiàn)，造成故障點(diǎn)難以查找的情況。因此，怎樣減少避雷器的故障和及時(shí)排除故障成為10KV配電網(wǎng)中避雷工作的首要工作。
2. 設(shè)備運(yùn)行時(shí)避雷器需要監(jiān)督檢查的項(xiàng)目：
1、觀察瓷套表面。巡視或者停電檢修時(shí)，要注意觀察瓷套表面是否存在污垢。避雷器表面不得有嚴(yán)重積污，運(yùn)行中不應(yīng)出現(xiàn)放電現(xiàn)象;瓷套、法蘭不應(yīng)出現(xiàn)裂紋、破損或放電燒傷痕跡;涂敷RTV涂料外套憎水性應(yīng)良好，涂層布應(yīng)有缺損、起皮、龜裂。
2、檢查避雷器木體。巡視或者紅外檢測時(shí)，避雷器內(nèi)部不得出現(xiàn)異常聲響;不應(yīng)出現(xiàn)異常溫度分布。
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3、檢查與避雷器連接的導(dǎo)線及接地引下線。巡視或者停電檢查時(shí)，避雷器不得有燒傷痕跡或者段股現(xiàn)象;接地端子應(yīng)牢固并可靠接地;接地引下線應(yīng)無銹蝕，與主地網(wǎng)聯(lián)通應(yīng)良好。
4、檢查避雷器放電計(jì)數(shù)器。巡視檢查時(shí)或者定期試驗(yàn)時(shí)，觀察避雷器放電計(jì)數(shù)器指示數(shù)應(yīng)正確動(dòng)作，連線牢固;計(jì)數(shù)器不得有破損，內(nèi)部不得有積水。
5、泄露電流在線監(jiān)測裝置在檢查時(shí)，避雷器泄露電流不應(yīng)有明顯變化。避雷器的均壓環(huán)不應(yīng)發(fā)生歪斜或者放電。
6、硅橡膠復(fù)合材料避雷器，停電檢查時(shí)，外套或者RTV涂層的憎水性應(yīng)在HC1~HC4級(jí)傘裙不應(yīng)該有破損或者變形。
7、避雷器的引線及接地端子以及密封結(jié)構(gòu)金屬構(gòu)件，停電檢查時(shí)，應(yīng)無不正常變色和熔孔。
8、金屬氧化物避雷器直流1mA電壓及0.75倍1mA電壓下的泄露電流。在避雷器的定期試驗(yàn)時(shí)，測試電壓不得低于GB11032規(guī)定值，與初始值或制造廠規(guī)定值比較時(shí)，變化不應(yīng)大于+5%;0.75倍測試電壓下的泄露電流不應(yīng)大于50微安。
9、金屬氧化物避雷器在運(yùn)行電壓下的交流泄露電流的測試。在做定期試驗(yàn)時(shí)，測試運(yùn)行電壓下的全電流、阻性電流或者功率損耗，測量值應(yīng)與初始值作比較，有明顯變化時(shí)應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測。當(dāng)阻性電流值增加至1.5倍時(shí)，應(yīng)縮短試驗(yàn)周期，同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測。當(dāng)阻性電流值增加至2倍時(shí)，應(yīng)作停電檢查。
10、避雷器的所有連接部位的檢查。在停電檢查時(shí)，避雷器的所有連接部位需仔細(xì)檢查，不得有松動(dòng)現(xiàn)象，同時(shí)，還應(yīng)仔細(xì)查看金具和螺絲是否有銹蝕。若存在松動(dòng)、銹蝕現(xiàn)象，要及時(shí)處理。
3. 避雷器常見故障：
在現(xiàn)場遇到避雷器的簡單故障時(shí)，要憑借常用的方法進(jìn)行判斷，并排除故障。
3.1. 避雷器常見故障
金屬氧化鋅避雷器，隨著運(yùn)行時(shí)間增長、絕緣老化，氧化鋅避雷器也易發(fā)生故障，常見故障有：在線泄露電流表讀數(shù)異常增大或者異常減小、爆炸。
3.1.1 在線泄露電流表讀數(shù)異常增大時(shí)，可能是受潮引起泄露電流增加和內(nèi)部閃絡(luò)事故。避雷器受潮的主要原因有：密封不良，組裝避雷器時(shí)帶入水分，安裝投運(yùn)后，在運(yùn)行電壓和環(huán)境溫度的共同作用下，閥片內(nèi)的水分留在閥片外側(cè)和瓷套內(nèi)壁，引起沿面閃絡(luò)，致使在線泄露電流表讀數(shù)異常增大。
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3. 1.2 在線泄露電流表讀數(shù)異常減小或者為零時(shí)，首先要對(duì)比其他相別的數(shù)據(jù)再做判斷。若讀數(shù)只是降低時(shí)，有可能是因?yàn)橹С直芾灼鞯牡鬃善坑休^多污垢，致使瓷瓶表面的泄露電流增大，隨之分流增大，使表計(jì)的讀數(shù)降低。若在線泄露電流表讀數(shù)為零，則有可能是線路剛剛送電，表計(jì)卡澀，這時(shí)輕輕拍打表計(jì)，看是否能自行恢復(fù)，若不能恢復(fù)，則為避雷器故障。
3.1.3 避雷器在運(yùn)行中發(fā)生爆炸的事故，其發(fā)生爆炸的原因可能有：中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中發(fā)生了單相接地事故，使非故障相的對(duì)地電壓升高至線電壓，此時(shí)的避雷器所承受的電壓并未超過其放電電壓，但是在持續(xù)的較長時(shí)間的過電壓的作用下，仍有發(fā)生爆炸的可能。電力線路遭受雷擊，避雷器正常動(dòng)作，但由于避雷器閥片電阻不合格、或由于時(shí)間長閥片出現(xiàn)裂紋，避雷器上的殘壓雖然很低，但是續(xù)流變大，仍有發(fā)生爆炸的可能。避雷器密封墊圈的接合處松動(dòng)或者出現(xiàn)裂紋，造成密封不良而引起爆炸。電力系統(tǒng)發(fā)生諧振過電壓時(shí)，使避雷器放電，使內(nèi)部元件發(fā)熱，當(dāng)熱量積累到一定程度而無法散熱時(shí)引起避雷器爆炸。
4. 引起避雷器故障的其他原因。
4.1 避雷器在運(yùn)輸時(shí)，由于運(yùn)輸、搬動(dòng)和安裝過程中不注意，造成避雷器間隙錯(cuò)位，從而使瓷套與間隙和閥片的幾何尺寸配合不當(dāng)，壓緊彈簧松動(dòng)，工頻放電電壓發(fā)生變化、滅弧能力降低。當(dāng)避雷器在接近滅弧電壓下運(yùn)行時(shí)，產(chǎn)生強(qiáng)烈的電暈，使電極發(fā)生腐蝕，又引起工頻放電電壓降低，使避雷器遭受雷擊后不能熄弧，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起避雷器爆炸。
4.2 避雷器的地理位置的影響。
水泥廠、碳素廠、發(fā)電廠等附近，由于空氣中含有大量的粉塵，因而使避雷器表面出現(xiàn)臟污的情況要比其他地區(qū)的要多，引起的避雷器故障要多。當(dāng)避雷器表面嚴(yán)重臟污時(shí)，不僅會(huì)發(fā)生沿面放電，而且有可能引起接地故障; 況且使避雷器電壓不均勻分布，致使放電電壓和恢復(fù)電壓發(fā)生變化，影響電氣性能，從而使避雷器遭雷擊時(shí)不能熄弧，嚴(yán)重時(shí)致使避雷器爆炸。
5、 金屬氧化鋅避雷器的比較：
廣東湛江地區(qū)使用的避雷器多是金屬氧化鋅避雷器，并逐步淘汰了閥式避雷器等。但根據(jù)地區(qū)的需求不同，需求又分為瓷外套金屬氧化鋅避雷器和復(fù)合材料外套避雷器。以10kV配網(wǎng)的金屬氧化鋅避雷器為例，復(fù)合外套型避雷器的體積是瓷套型的1/3，重量是瓷套型避雷器的1/4。但實(shí)際的運(yùn)行狀況并沒有因?yàn)閺?fù)合型避雷器的優(yōu)點(diǎn)而全部選擇復(fù)合材料避雷器的。
以湛江為例，在遂溪、徐聞、雷州這些地區(qū)，由于地區(qū)的特殊性，比如空氣濕潤、雷雨天氣多等情況，使用瓷套型避雷器的情況就比較多，是因?yàn)椋哼@些地區(qū)氣候的特殊性，使得避雷器進(jìn)水、漏氣的可能性增加，出現(xiàn)故障的幾率也增加，在選擇避雷器時(shí)需要考慮的不僅是性能，還需考慮檢修時(shí)的情況。瓷套型避雷器在發(fā)生損壞時(shí)，有明顯的裂紋出現(xiàn)，在巡線時(shí)很容易檢查的到。相比之下，復(fù)合型避雷器雖然性能優(yōu)于瓷套型，但是隨著運(yùn)行時(shí)間長而出現(xiàn)接地故障或者出現(xiàn)損壞時(shí)，沒有明顯的缺陷，造成故障排查時(shí)的困難，這對(duì)發(fā)生避雷器故障需要斷定故障類型、快速復(fù)電是非常不利的，增加了排查的難度。
但并不是說瓷套型避雷器就由于復(fù)合型避雷器，在人口密集的地區(qū)，我們推薦使用復(fù)合型避雷器。原因是根據(jù)避雷器發(fā)生爆炸時(shí)的情況決定的。瓷套型避雷器發(fā)生爆炸時(shí)，瓷片會(huì)飛出，對(duì)于人口密集的地區(qū)，這是很危險(xiǎn)的。但復(fù)合型避雷器，多使用的是復(fù)合膠類材料，出現(xiàn)碎片飛出的情況、距離要比瓷套型的安全。
總 結(jié)
10KV配電網(wǎng)中的避雷器是電力網(wǎng)中電力線路的重要保障。對(duì)于數(shù)目眾多的配電變壓器和電纜線路，在選擇避雷器時(shí)，我們需要考慮的首先是避雷器的性能是否能滿足配網(wǎng)絕緣的需要。目前，在避雷器的選型時(shí)，常用的避雷器有閥型避雷器和金屬氧化鋅避雷器，其中，金屬氧化鋅避雷器的技術(shù)最為成熟，應(yīng)用也最廣、選型時(shí)最先考慮。但是，考慮因素不僅是避雷器的性能，還需考慮該地區(qū)人口、氣候、避雷器運(yùn)行年限等因素，綜合考察才能確定避雷器的選型，選擇適合當(dāng)?shù)仉娏ο到y(tǒng)條件的避雷器。。
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