避雷器故障排除案例.doc

避雷器故障排除案例（一）避雷器质量不良引起的事故雷雨中某生产厂及生活区高、低压全部停电。经检查，35kV高压输电线中的B相导线断落，雷击时变电所内高压跌落式熔断器有严重的电弧产生。低压配电室内也有电弧现象并伴有爆炸声，有一台低压配电柜内的二次线路被全部击坏。35kV变电所，输电线路呈三角形排列，全线架设了避雷线；35kV变电所的入口处，装设了避雷器和保护间隙。保护间隙被雷击坏后，一直没有修复；在变电所的周围还装设了两根24m高的避雷针，防雷措施比较全面，但还是遭受到雷害。雷击发生后，进行了认真检查，防雷系统接地电阻均小于4，符合规程要求。检查有关预防性试验的记录，发现35kV变电所内的B相避雷器，其试验数据当时由于生产紧张等原因，一直未予以处理。雷击以后分析认为，造成这起雷击损坏的主要原因有：(1）雷电是落在高压线路上，线路上没有保护间隙，当雷击出现过电压时，没有能够通过保护间隙使大量的雷电流泄入大地，而击断了高压输电线路。(2）当雷电波随着线路入侵到变电所时，由于B相避雷器质量不良，冲击雷电流不能够很好地流入大地，产生较高的残压，当超过高压跌落式熔断器的耐压值时，使跌落式熔断器被击坏。(3）当避雷器上有较高的残压时，由于避雷器的接地系统和变压器低压侧的中性点接地是相通的，造成变压器低压侧出现较高的电压。低压配电柜的绝缘水平比较低，在低压侧出现过电压时，绝缘比较薄弱的配电柜首先被击坏。改进措施(1）恢复线路的保护间隙，使雷击高压线路时，保护间隙首先能够被击穿而把雷电流泄入大地，起到保护线路和设备的作用。(2）当带电测试发现避雷器质量不良时，要及时拆下进行检测，包括：测量绝缘电阻；测量电导电流及检查串联组合元件的非线性系数差值；测量工频放电电压。只有当这些试验结果都符合有关规程要求时才可继续使用，否则，应立即予以更换。(3）在电气设备发生故障后，经修复绝缘水平满足要求后才可再投入使用。（二）避雷器引下线断裂造成的事故雷击落在10kV配电线路上。当时，离配电变压器仅60m的电管所内，三人围在一张办公桌上随着雷声，一齐倒地。现场察看和分析。检查发现配电变压器的10kV侧避雷器有两相已经粉碎性爆炸；接地引下线在离地15cm处原来焊接处烧断，据反映该处烧断已近一年时间。接地引下线有一个6cm长的断口，而是用一根8#铁丝缠绕在接地引下线断口的上下端，铁丝已严重锈蚀断裂，致使避雷器及变压器低压侧的中性线处于无接地状态。当雷击线路时，尽管避雷器能可靠动作，但强大的雷电流无法入地，极高的雷电冲击电压沿低压配电线路传到屋内，击穿空气引起了三个人同时被雷击的事故。在现场发现，照明灯离桌面只有30cm高；灯头内的绝缘胶木已严重碳化成粉末状，确认这是一起因避雷器及低压侧无接地而造成的雷击事故。改进措施为了防止类似事故的再次发生，应采取如下防止措施：(1）各供电所每年在雷雨季节前后，集中力量对所辖供电区的变压器及高低压线路进行全面的安全检查，做到所有配变的避雷器和低压侧的中性点都可靠接地，其接地电阻必须满足技术规程的要求，并保证接地引下线具有足够的截面积和机械强度。 （2）进一步加强对农电工的培训和管理工作。定期培训，提高技术水平。（三）避雷器高压接线端子脱落引起的事故某变电所1#主变压器突然发生停电。到1#主变压器附近查看，发现35kV L2相避雷器上部的高压引线连同高压接线端子脱离了避雷器本体，并且由于大风吹动致使与Ll相避雷器上部引线相碰，造成相间短路，导致主变压器停电。进行事故调查，发现L2相避雷器的高压接线端子是由一条扁铁弯成直角（L型）制成，直角的一边用电焊焊接在避雷器帽盖中心位置：直角的另一边上钻一个中10mm的孔，用一螺栓将引线线夹紧固在上面。寒冬季节，温度很低，线夹上的引线受冷，缩短了长度，使避雷器高压接线端子受到很大的拉力，加上经大风吹动，引线发生扭动，拉力增加，使高压接线端子L型扁铁焊接薄弱的地方发生了裂纹；时间一长，裂纹越来越大，强度越来越差，最后高压接线端子动，脱离了避雷器本体。 改进措施为了避免类似事故，对避雷器接线固定方法进行改进。第一种是将避雷器高压引线线夹紧固在避雷器帽盖固定螺栓上。第二种是将避雷器帽盖卸下，在帽盖中心位置钻一个孔，然后在孔中装上螺栓，螺栓的螺纹部分朝下，螺栓根部与帽盖缝隙处焊牢，防止帽盖渗漏水；接着将帽盖恢复在避雷器本体上。这样就可以将高压引线夹固定在螺栓上，再用螺帽拧紧。采取这两种措施之一，无论天寒地冻，避雷器的高压引线拉力都不可能将接线端子从避雷器上拉脱。 此外，在新装或检修时，适当加长引线的长度以减轻寒冷天气引线收缩而造成的端子的受力，将能获得更好的效果。（四）中性点不接地系统避雷器爆炸事故 某变电所l0kV 侧母线电压不平衡，电压波动严重。 随后听到警铃响声，C相电压指零，另两相电压升高，断开电压互感器高压电源，进行检查。发现互感器C相线圈烧毁，检修人员随即找了一只新互感器投运。不到半个小时，忽闻开关室内一声巨响，10kV 电压三相指零又迅速回升正常。经观察系10KV C相母线避雷器爆炸。随即停电，C相避雷器上部被炸成两截，上半截吊在原高压引线上，高压引线有严重过热现象；下半截在原地未动。进一步检查发现，瓷套外表面烧焦，内壁有明显拉弧的痕迹；断口内残存的阀片溶化破损，有二片云母垫发黑。检查雷电计数器记录，先后三相共动作6次，A、B、C相分别为1、2、3次。变电所内其他避雷器均未动作。 事故后仍用避雷器进行试验，但C相避雷器因其部分元件炸散，无法重新组装，于是就将原阀片装入A 相避雷器瓷套内，并利用其并联电阻和火花间隙进行测试，两相解体检查，除发现火花间隙上有轻微的放电痕迹外，亦无其他问题。随后检查并联电阻，正常的并联电阻，每片约在58.5M之间，两片串联时约为22M。经测量，在A、B两相避雷器中拆出的各片电阻值正常，但C相有二片阻值为零：其中一片长度约为完好电阻长度2/3，取同长度的完好电阻测量，阻值均在35M之间；另有一片，长度为完好电阻长度的3/5，阻值为0./5M，取同长度完好电阻测量，阻值约46M。由此可知，C相并联电阻严重损坏，引起避雷器爆炸。由于此变电所10kV系统中性点不接地，10kV线路B相断线时，形成单相弧光接地，引起系统振荡，产生间歇性过电压，致使A、C两相电压升高。因未及时切断故障线路，使互感器和避雷器长时运行在非正常电压之下，以致互感器一次电流增大，磁通趋于饱和，过载而烧毁。同时，避雷器也长时间地流过数倍于正常的泄漏电流。由于并联电阻的热容量较小，在此非正常的泄漏电流作用之下，电阻长期过热，迅速劣化，又破坏了避雷器的正常性能。当系统中再次发生过电压时，由于并联电阻的损坏、造成了火花间隙内电压分布不匀，不能迅速有效地切断工频续流，使套管内气体游离，压力剧增，终于导致发生爆炸。改进措施中性点不接地系统长时间带接地运行，不但对中性点接地的电压互感器有害，而且也会造成避雷器并联电阻的损坏，导致避雷器爆炸。 因此，运行人员除应严格按照运行规程中“35KV及以下无消弧线圈补偿系统的带接地运行时间不能超过2h”的规定执行以外，还应尽可能地缩短这种运行时间，以免再发生类似的爆炸事故，直接威胁系统的安全运行。 （五）变压器中性点避雷器雷击爆炸事故 某110kV 变电站铁塔遭受雷击，雷电流80kA 左右，由铁塔对导线反击，造成C相闪络，引起单相接地，运行中的变压器中性点上的避雷器爆炸，3发电机母线发出单相接地信号，主变压器纵联差动保护动作，断路器跳闸被迫停机，事后检查发现断路器站内110kV铁塔横担上C相导线对铁塔有闪络痕迹，如图1所示。主变压器中性点不接地。当雷电击中铁塔时，变压器中性点出现位移电压，大于避雷器的最大允许电压，从而使避雷器爆炸。 此110kV 系统为中性点直接接地系统，但为限制单相短路电流，不大于三相短路电流，以利于电气设备按三相短电流值来选择，同时又为满足继电保护配合的需要，而将变压器中性点不接地。当雷击使110kV 系统发生C相闪络，造成单相接地时，根据对称分量法分析，故障点将出现零序电压U0。因零序电流I0仅能通过中性点接地的变压器，而对中性点不接地的变压器，由于零序电流不能通过，因此，在中性点上就产生了位移电压，其值等于故障点的零序电压U0 。 而避雷器的最大允许电压为41kV 。在单相接地时，变压器中性点上位移电压超过避雷器的最大允许电压，而使其爆炸。图1 电气主接线图改进措施 对中性点不接地系统避雷器的选择，最大允许电压必须大于变压器中性点可能出现的位移电压，因此选择时，必须两者相互兼顾才能满足要求。 （六）雷击送电线路事故 35kV线路遭受雷击。电网结构呈树枝分布，共连接35kV变电所5座，量总计59750kVA ，如图2中箭头处为落雷点及击穿起弧点所示。35kV 系统为中性点不接地系统。线路基本杆型为上字型，全线路只在距变电所两端1.5km 内设架空避雷线。线路经过的路径多为半丘陵及水库地带。暴风雨开始后35kV 线路受雷击。变电所35kV集坚线路主变压器断路器及上一级福山变电所35kV 断路器同时速断跳闸，自动重合动作，重合不成功。城镇变电所中央信号反映35KVB相接地，A、C相电压升高为线电压。此时又进行了一次强送电，强送不成功，再次跳闸。集坚线35kV线路出口处，藕合电容器上端与线路阻波器之间引线处发生一大弧光，线路断路器跳闸后弧光消失。 查巡发现，集坚线路52# 杯杆塔B相导线靠近线夹处被电弧烧断落地。从断线点查看，系直击雷落于导线上，击穿该串绝缘子放电造成。51#杆及52#杆B相绝缘整串被击穿；同时张庄变电所线路出口处B相耦合电容器上端引线因对杆塔放电而烧断；在同一系统的距十余公里的吴庄变电所，C相避雷器也被击穿，其计数器也被烧坏。图2 电网示意图现场调查分析表明，这起事故的直接原因是由于雷击造成。 35kV供电线路按线路设计规程要求，在距变电所两侧12km架设避雷线，线路中间地段则无架空避雷线。落雷点距城镇站约6.5km，正处在无架空避雷线地段。由于雷电幅值极高，因此在落雷点处造成整串绝缘子击穿接地。另外在变电所终端杆的线路高频阻波器与耦合电容之间的引线，由于距杆塔较近（约400mm ) ，也在过电压时，成为击穿放电的薄弱环节，即起弧点，使引线被电弧烧断。B相落雷的直接原因是，线路主要杆型为上字形排列，B相为顶端相，在运行中起了“避雷线”作用。该相导线被直击雷击中的概率大大高于处在下部的A、C两相。 线路51#、52#杆绝缘子被击穿放电，导线被烧断落地，相当于B相金属性接地。由于B 相接地，中性点位移，因此A、C两相对地电压升高。在集坚线52#杆落雷后，城镇站和福山站的断路器尚未跳闸的一瞬间，过电压作用于福山站供电的所有35kV变电所，致使A、C相电压高出相电压数倍，从而使各站A、C两相上所接的电气设备和部分绝缘子也如上所述多处放电或被击穿。例如，集坚线54#杆A 相绝缘子整串也被击穿。由于雷击过电压造成的故障电流非常大，城镇变电所与福山变电所速断保护无选择性，造成越级跳闸，造成城镇、集坚、张庄3座35kV变电所同时停电的局面。改进措施(1) 对于某些多雷电活动的地区，虽然全年平均总雷电日不超过标准（30天），但应根据地区的具体情况区别对待。如对为单电源、负荷重要、雷电活动频繁的地区（例如线路经过山口、山谷、水库周围地段，其平均落雷概率远高于一般平原地区数倍），对此类线路应进行技术经济比较，以增设全线段或部分重点地段架空避雷器线为宜。 一般来说，对于杆塔类型不变的线路，只增加一条避雷线，对于整个线路投资增加不大，却可避免由于雷电事故造成的经济损失。一般送电线路建成后要运行二三十年以上，其落雷概率很大，从技术经济比较方面是可取的。 （2）对于上字形排列导线，应按过电压规程在顶端相每基增加一放电间隙，使过电压起弧点避开导线部分。（七）雷击变电所内设备事故 雷击时变电所值班室墙上的室外照明灯控制开关窜出一个大火球。随即发现变电所内所有信号全部消失，对外联系的无线电话也中断。经初步检查，10kV配出线尚正常，控制室内装设的硅整流电源被击坏。采用临时措施恢复直流供电，又发现直流系统负极接地。经全面检查发现：直流屏二只整流管击穿，整流变压器一次熔丝两相熔断；直流系统中，预报信号光字牌的灯座接线柱与外壳间击穿放电；无线电话的整流电源被击坏。在雷电防护比较完善的变电所，仍发生雷击事故。图3 布置设备现状接线图从这次雷击事故造成的设备损坏程度看，雷电波的能量并不大，不是直击雷造成的。故障发生时，照明灯控制开关处出现电弧的现象，即可肯定，雷电冲击波是经过此断路器进入400V交流系统造成；影响所用变压器二次的400V交流系统。又因无线电话的整流电源也并接在直流屏整流变压器的一次侧，而整流变压器的电源由一条电缆从高压室所用变压器的二次引来。全所的照明负荷都接在400V交流系统上。 室外照明灯具按惯例装设在避雷针上，从控制开关到灯具之间的电源线是通过聚乙烯塑料管地埋至避雷针基础处引出地面，再穿入钢管沿避雷针向上至12m处。分析表明，这就是引雷入室的通道。 雷电冲击波通过此通道串入室内，造成故障的全过程（如图3所示）。改进措施雷电波通过避雷针泄入大地过程中，由于避雷针的接地装置与大地间存在接地电阻，因而雷电流在此电阻上产生较高的冲击波电压降，接地电阻的大小就基本上决定了对大地间电位高低（当然还有雷电流大小的因素），过电压导入室内寻找绝缘薄弱的地方，将其击穿入地。雷电波沿两根导线（一根相线，一根中性线）分别进入室内400V交流系统，也就是说，出现了两条通路。就是相线上的雷电流进入400V交流系统后，还要通过所用变压器二次线圈到中性点入地；中性线上的雷电流则直接通过变压器二次中性点入地。由于当时的断路器在断开位置，因此，在断路器断口处产生较大的放电火花。 中性线中的雷电流通过断路器断口，放电后就直接进人中性点入地，不会造成什么危害。但是，相线通路就不同了，它通过开断口放电后，还要通过变压器的二次线圈才能到达中性点入地。因雷电流幅值高，作用时间短，变化率很大，通过在变压器二次线圈时，将产生较高的自感电动势，使雷电冲击波不能顺利地通入大地。迫使它在400V交流系统中到处流窜寻找入地点。接在400V交流系统上的设备的绝缘水平都比较高，因此未造成击穿，仅使绝缘能力较低的整流二极管击穿而进入直流系统，又使绝缘距离较小的光字牌灯座击穿入地，从而又造成了直流系统接地故障。 通过上述分析，找到这次雷击事故的根源，进行妥善处理。除将雷击造成故障排除外，又将避雷针上的灯具撤下，移装别处。同时，将其电源线从地面接头处断开，这样处理后，虽经过多次雷电活动，也没有再发生类似雷击事故。（八）雷击用电设备事故 某隧道内安装有电视摄像机及其附属控制电路板共20套，另外还有各种检测装置等多台设备。每年春夏雷雨季节，总会有几台设备损坏。损坏情况最严重的是摄像机和控制电路板，一年累计损坏率达30以上。最严重的一次是雷电击坏摄像机4台、控制板5块。10kV高压电源是从几公里之外用电缆经地沟送来，不存在线路受雷击的问题。供给负荷的低压也是用电缆通过地沟送达，且变压器离负荷最近点也有200m，亦不会直接受雷击。隧道内除弱电设备外，基本上是照明灯。该隧道内的照明灯采用低压钠气灯，且每个灯都带有电容和电感。 取单台灯做试验，发现钠灯对电压的变化反应很大，其电流波形呈非正弦波，从启动到稳定的时间长，需半个小时，启动时还伴有较长时间的气体放电阶段。用示波器测量，隧道内多点电压波形，所有波形均为非正弦波。进一步分析发现含有高次谐波，且波形畸变程度随负荷的大小而变化。当满负荷时，波形畸变非常厉害，甚至在变压器端也是非正弦波。此外，电压波形随离供电变压器的距离大小而变化，离变压器越远，波形畸变就越大。这一发现说明隧道内2000 多盏灯组成了一个复杂的、致使电压波形发生畸变的网络，导致弱电设备损坏的外因是雷电，内因是照明负荷。当外电网受雷击后，引起电网电压波动，从而引起隧道内负荷电压变化，反过来带惯性的负荷又引起电源电压的波动，这一过程反复进行的结果，畸变而带尖峰的电压，导致由同一变压器供电的弱电设备过电压而损坏。 改进措施(1)将原来上、下行两条隧道负荷分别由两台变压器供电的方式，改为由一台变压器供给两条隧道照明用，而另一台专供弱电设备使用。 (2)在变压器低压侧加装避雷器，以便让过电压进入隧道前得到最大的衰减。(3)在弱电设备电源端接压敏电阻。经过这样的改造后，经历多次雷击，未再发生设备损坏的现象。（九）避雷器的密封不好引起的事故某单位的避雷器，4组安装在6kV不接地系统的4条直配线上，1组备用。使用不到20天，就有3条直配线上的5只避雷器在没有受到雷击的情况下炸裂，其中一条线路保护动作跳闸。炸裂避雷器在使用前经绝缘电阻、工频放电电压试验合格。 为了查明原因，从线路上取下其余7 只避雷器进行测量，发现绝缘电阻均明显下降。后仔细检查，发现避雷器上端螺栓根部密封不严，因此，有可能是避雷器内部进入潮湿的空气，致使绝缘降低。 为了证实这一结论，将备用的1组避雷器安装在直配线上，将其中两只重新密封并检查合格。使用20天，取下并做试验，发现密封良好的避雷器绝缘合格，另一只绝缘电阻则明显下降。改进措施避雷器绝缘电阻降低后，使线路单相接地。这时流过避雷器的接地电流足以使避雷器炸裂。如果避雷器三相绝缘电阻同时降低，就有可能发生三相或两相接地短路故障，使线路保护动作跳闸，将故障扩大。 避雷器内部的间隙，都需在干燥情况下才能保持其工作性能良好，所以要求制造或解体检修后的避雷器必须密封良好。（十）避雷器底座破裂引起的事故某变电所做春检预试工作，当工作完毕送电时，发生35kV线路B相接地故障。不多时另一路35kV线路出现过流掉闸。事故发生后分别对两条35kV线路及相应变电所进行了巡视检查。经查35kV接地故障是35kV变电所避雷器爆炸而引起，35kV过流事故是因电缆（A相）烧毁导致接地短路而引发的过流事故。 (1) 经现场检查分析35kV避雷器爆炸是因为铁座裂痕进入潮气导致避雷器绝缘下降。当线路恢复送电时，承受不住冲击电压或操作的过电压造成避雷器爆炸。随后发生35kV接地故障。 (2) 检修人员在检查、解剖故障电缆时发现。该电缆接线端至接地线间（内部）有一道烧伤痕迹。根据电缆烧痕及现状分析，电缆在做电缆头时因热缩电缆头收缩不均，而遗留纵向间隙，经长期雨淋进入雨水或浸入潮气，使绝缘电阻下降，电缆头承受耐压下降。在正常运行情况下对地电压为相电压，电缆头还能维持运行，当不同相接地时，其对地电压升为线电压，这时电缆头因承受不住线电压而对地放电，形成放电电流。也就是线路出现过流掉闸。 改进措施(1) 加强输变电设备的巡视检查，发现问题及时处理。(2) 定期对防雷设施进行预防性试验。(3) 线路电缆也要定期进行试验，发现绝缘电阻及泄漏电流与原始数据有明显变化者，应立即停运，待查明原因并妥善处理后，才可送电。(4) 严格电缆头制作工艺，防止留有事故隐患，同时要按规程要求作好全项试验，并作好记录，以便预试对照。