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新聞詳情
并聯(lián)電容器組用的氧化鋅避雷器的爆炸原因分析
日期：2025-04-26 19:48
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摘要：
1引言
氧化鋅避雷器是用來(lái)保護(hù)電力系統(tǒng)中多種電氣設(shè)備免受過(guò)電壓損壞的電器。保護(hù)并聯(lián)電容器組的氧化鋅避雷器是氧化鋅避雷器應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域，并且是以**的無(wú)可爭(zhēng)議的優(yōu)越性得到電力部門(mén)和使用單位的認(rèn)同，但是該氧化鋅避雷器發(fā)生爆炸也是一個(gè)不容忽視的問(wèn)題，認(rèn)真分析其爆炸的原因，得悉其防范措施，是一個(gè)有著現(xiàn)實(shí)意義的事情。
2并聯(lián)電容器組用的氧化鋅避雷器的特點(diǎn)：
2.1 裝設(shè)位置的分類(lèi)：①中性點(diǎn)；②電源側(cè)；③與電容器并聯(lián)；④與電抗器并聯(lián)四類(lèi)。
2.2從避雷器的角度看，電容器組是一個(gè)阻抗很小的設(shè)備，在電容器放電時(shí)將產(chǎn)生幅值大、陡度很高的放電電流。由于氧化鋅避雷器的高度的非線性特性，截?cái)喑^(guò)保護(hù)水平的所有暫態(tài)過(guò)電壓，而將剩余電荷留在未被擾動(dòng)的的電容器中。無(wú)間隙氧化鋅避雷器是非常適合保護(hù)并聯(lián)電容器組的。
3、并聯(lián)電容器組用的氧化鋅避雷器的爆炸原因分析
3.1額定電壓取值偏低
氧化鋅避雷器的額定電壓是表明其運(yùn)行特性的一個(gè)重要參數(shù)，也是一種耐受工頻電壓能力的指標(biāo)。通常避雷器的額定電壓應(yīng)在對(duì)系統(tǒng)暫態(tài)過(guò)電壓的計(jì)算分析及樣本提供的工頻過(guò)電壓耐受時(shí)間特性曲線比較的基礎(chǔ)上，選擇避雷器的額定電壓。
在一定的電網(wǎng)電壓等級(jí)和設(shè)備絕緣水平下，避雷器的額定電壓越低，保護(hù)水平也越低，但保護(hù)裕度可以增大。所以我們平時(shí)就選用較低額定電壓的避雷器。
3.2持續(xù)運(yùn)行電壓取值偏低
避雷器持續(xù)運(yùn)行電壓還應(yīng)該大于或等于該系統(tǒng)的*高相電壓，才能保證長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行下的熱穩(wěn)定?，F(xiàn)在各標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、導(dǎo)則已統(tǒng)一意見(jiàn)，按系統(tǒng)*高電壓Um來(lái)選擇氧化鋅避雷器。
在GB11032-89中，無(wú)論是對(duì)額定電壓，還是持續(xù)運(yùn)行電壓定義不夠嚴(yán)密，而且取值又偏低，造成以前保護(hù)電容器組氧化鋅避雷器頻繁爆炸。我分公司所轄的一個(gè)輸變電工區(qū)，僅一個(gè)站的保護(hù)電容器組用的氧化鋅避雷器，從2000年投產(chǎn)至2004年，就爆炸過(guò)4次。究其原因就是額定電壓和持續(xù)運(yùn)行電壓取值偏低。
3.3選型有誤
有些生產(chǎn)單位會(huì)自己選擇購(gòu)買(mǎi)避雷器，特別是在氧化鋅避雷器還不很普及的時(shí)候，以為與閥型的一樣，對(duì)其的特殊性無(wú)所適從。我也有這樣的體會(huì)，那是在九十年代末期，我所在的工區(qū)更換10KV線路的舊式閥型避雷器，幾個(gè)站用的全部由上級(jí)單位訂購(gòu)。我們初期更換時(shí)，便不加選擇地予以更換，及至發(fā)現(xiàn)有區(qū)別時(shí)，已為時(shí)往矣。
3.4未進(jìn)行能量核算
通流容量是由SiC避雷器沿用下來(lái)的概念，即2ms方波沖擊耐受試驗(yàn)電流。電容器用避雷器的特殊之處，在于它要承受電容器的放電能量，因此在設(shè)計(jì)中需進(jìn)行能量核算。但是在制造廠通常提供的產(chǎn)品資料中，往往缺乏進(jìn)行能量核算所必需的數(shù)據(jù)，例如2ms方波沖擊電流所對(duì)殘壓U2ms、避雷器的極限吸收能量W／m等。按規(guī)程規(guī)定，電容器的儲(chǔ)能小于氧化鋅避雷器的通流能力時(shí)才可用氧化鋅避雷器限制過(guò)電壓。不進(jìn)行通流能量的核算，如選擇通流能力偏小，極易造成避雷器“不堪重負(fù)”而爆炸。
3.5受潮、老化、污穢的影響
3.51受潮的原因主要與產(chǎn)品的生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)扔嘘P(guān)。受潮的途徑有兩個(gè)：一是密封**使潮氣或水分侵入，密封墊的質(zhì)量和組裝工藝是關(guān)鍵；二是產(chǎn)品元件受潮或裝配車(chē)間不合格造成的。隨著質(zhì)量觀念的加強(qiáng)，多數(shù)廠家把生產(chǎn)質(zhì)量放在**位，加上檢測(cè)設(shè)備的不斷完善，受潮問(wèn)題已不是爆炸的主要因素。
3.5.2 氧化鋅電阻片老化引起的爆炸在國(guó)內(nèi)尚未有具體的報(bào)道，但從其它類(lèi)型的避雷器元件老化，從而造成避雷器熱崩潰的問(wèn)題上，氧化鋅避雷也應(yīng)引起足夠的重視。
3.5.3外部污穢可能引起瓷件表面電壓分布不均勻,有可能使避雷器局部發(fā)熱。為了耐受污穢，在泄漏距離的設(shè)計(jì)上，應(yīng)明確其防污等級(jí)，多數(shù)廠家未能做到這一點(diǎn)。
4、防止并聯(lián)電容器組用的氧化鋅避雷器的爆炸的措施
4.1 提高質(zhì)量
提高產(chǎn)品質(zhì)量，重視產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、密封、總裝環(huán)境等因素，并將產(chǎn)品的運(yùn)行和故障信息及時(shí)反饋回生產(chǎn)廠家，使產(chǎn)品質(zhì)量能夠不斷得到改善和提升。
4.2 正確選擇
正確選擇氧化鋅避雷器的各種參數(shù)，是保證其可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。主要應(yīng)從以下幾方面著手：
4.2.1正確選擇避雷器的額定電壓
氧化鋅避雷器的額定電壓是表明其運(yùn)行特征的一個(gè)重要參數(shù)，也是耐受工頻電壓能力的指標(biāo)。在《交流無(wú)間隙氧化鋅避雷器》（GB11032-89）中對(duì)它的定義為“施加到避雷器端子間*大允許工頻電壓有效值”。眾所周知，氧化鋅避雷器的電阻片耐受工頻電壓能力與系統(tǒng)*高電壓、暫時(shí)過(guò)電壓、持續(xù)時(shí)間及系統(tǒng)絕緣水平有關(guān)，在定義中未給出作用電壓的持續(xù)時(shí)間，也未明確電壓的確切概念，所以不夠嚴(yán)謹(jǐn)，取值也偏低。
GBJ64-83修訂送審稿中對(duì)3~66KV無(wú)間隙金屬金屬物避雷器的額定電壓Ur作出規(guī)定，即Ur=1.4Um。我認(rèn)為這個(gè)規(guī)定值比以往的規(guī)定有所提高，更符合實(shí)際的運(yùn)行情況，建議按這個(gè)規(guī)定實(shí)施較為可行。
4.2.2正確選擇避雷器的持續(xù)運(yùn)行電壓
持續(xù)運(yùn)行電壓也是氧化鋅避雷器的重要特征參數(shù)，該參數(shù)的選擇對(duì)其運(yùn)行的可靠性有很大影響。但是在GB11032-89中，把持續(xù)運(yùn)行電壓等同于系統(tǒng)*高運(yùn)行相電壓，顯然是偏低的。而應(yīng)當(dāng)將持續(xù)運(yùn)行電壓取值為1.1Um，或取為0.8Ur。
在3~66KV中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，與將持續(xù)運(yùn)行電壓Uc取值為1.1Um與0.8Ur，相差是不大的。我認(rèn)為將持續(xù)運(yùn)行電壓Uc取值為0.8Ur，將更好理解，也更有關(guān)聯(lián)，也就是其額定電壓取值一定，則其持續(xù)運(yùn)行電壓也是確定的。
4.2.3 進(jìn)行能量核算
一般認(rèn)為，在3~66KV系統(tǒng)中開(kāi)斷并聯(lián)電容器時(shí)，其高壓端對(duì)地出現(xiàn)的過(guò)電壓，約可達(dá)到4~5倍的相電壓。
當(dāng)廠家可提供避雷器產(chǎn)品的2ms方波沖擊電流所對(duì)應(yīng)的殘壓U2ms時(shí)，可按通流容量法驗(yàn)算所選避雷器是否滿(mǎn)足容量為Q的并聯(lián)補(bǔ)償裝置的放電要求。其公式為：
Q≤1.3U2I2ms/(Usm-U2ms)
式中：Usm=K√2Um/√3；K為操作過(guò)電壓的倍數(shù)，一般取為5；U為額定線電壓；I2ms為通流容量，即2ms方波沖擊耐受試驗(yàn)電流；U2ms為2ms方波沖擊電流所對(duì)應(yīng)的殘壓；Usm為未接入避雷器時(shí)的操作過(guò)電壓峰值。
當(dāng)廠家可提供避雷器極限吸收能力W`m時(shí)，可按耗散能量核算法進(jìn)行驗(yàn)算，這里不再詳細(xì)說(shuō)明。
一般情況下，系統(tǒng)中的其它參數(shù)不變的情況下，通流容量I2ms與電容器容量Q間可建立起一個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系，如果一組避雷器無(wú)法滿(mǎn)足時(shí)，可要求廠家供應(yīng)滿(mǎn)足放電容量的避雷器或同時(shí)裝置兩組避雷器來(lái)滿(mǎn)足要求。
4.3 加強(qiáng)監(jiān)測(cè)
加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，及時(shí)檢出避雷器的缺陷，也是保證避雷器**、可靠運(yùn)行的重要措施之一。必須按照規(guī)程規(guī)定定期進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)，保證避雷器的完好性。除對(duì)避雷器進(jìn)行常規(guī)的試驗(yàn)外，值得推行的是帶電監(jiān)測(cè)全電流和阻性電流，可用專(zhuān)門(mén)的測(cè)試儀進(jìn)行不定期的檢測(cè)。
4.4裝設(shè)脫離器
為防止避雷器發(fā)生爆炸時(shí)引起事故的擴(kuò)大，可在每只避雷器底部裝設(shè)脫離器，當(dāng)避雷器遭受異常電壓作用或發(fā)生爆炸時(shí)，能及時(shí)脫離運(yùn)行電網(wǎng)，避免事態(tài)的擴(kuò)大。
5、結(jié)束語(yǔ)
氧化鋅避雷器是當(dāng)今*理想的過(guò)電壓保護(hù)裝置，已得到電力部門(mén)和廣大用戶(hù)的認(rèn)同，特別是用來(lái)保護(hù)電容器組用的氧化鋅避雷器，更以其無(wú)可爭(zhēng)議的優(yōu)點(diǎn)獲得人們的青睞。但是我們?cè)谶x擇和使用時(shí)應(yīng)注意其特點(diǎn)，正確地選擇氧化鋅避雷器的參數(shù)，并在運(yùn)行中加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，保證避雷器的**、可靠運(yùn)行。