過電壓保護(hù)器事故分析及預(yù)防措施的探析.doc

過電壓保護(hù)器事故分析及預(yù)防措施的探析 摘要采用過電壓保護(hù)器防護(hù)配電線路的雷電過電壓，其作用大致有以下兩個(gè)方面：一是保護(hù)直擊雷，通過吸收雷電放電能量來達(dá)到保護(hù)的目的；二是安裝避雷器后能夠限制配電線路的感應(yīng)過電壓。目前市場上過電壓保護(hù)器的型號(hào)繁多，制造工藝相去甚遠(yuǎn)，如選擇和操作維護(hù)不當(dāng)將導(dǎo)致過電壓保護(hù)器的故障，對(duì)電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定運(yùn)行造成影響，因此探析過電壓保護(hù)器的事故原因及預(yù)防措施，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。 關(guān)鍵詞：過電壓保護(hù)器；事故；防范措施；工作原理 中圖分類號(hào)：TM862 實(shí)踐證明，安裝過電壓保護(hù)器確實(shí)可以起到防止線路雷擊跳閘或雷擊斷線等事故，大大提高供電可靠性，但過電壓保護(hù)器在運(yùn)行過程中會(huì)受到內(nèi)外部因素的影響而發(fā)生事故，因此本文將就過電壓保護(hù)器事故產(chǎn)生的原因進(jìn)行探討，并提出避免發(fā)生事故的預(yù)防措施。 1. 過電壓保護(hù)器的工作原理和分類 過電壓保護(hù)器，是限制雷電反擊、雷電感應(yīng)、侵入波和操作過電壓而產(chǎn)生的瞬時(shí)過電壓和泄放電涌電流（沿線路傳送的電流、電壓或功率的暫態(tài)波，特性是先快速上升后緩慢下降）的器件。過電壓保護(hù)器可以像電力海綿一樣，吸收危險(xiǎn)的額外電壓，防止大多數(shù)危險(xiǎn)的額外電壓進(jìn)入敏感設(shè)備。 過電壓保護(hù)器大致可分為以下三類：（1）電壓開關(guān)型過電壓保護(hù)器。電壓開關(guān)型過電壓保護(hù)器一般由氣體放電管、放電間隙、瞬態(tài)二極管等組成，其特點(diǎn)是在沒有過電壓的情況下電阻極高，一旦過電壓達(dá)到它的擊穿值，那么電阻就變得極低；（2）電壓限制型過電壓保護(hù)器。電壓限制型過電壓保護(hù)器一般由半導(dǎo)體放電管、氧化鋅壓敏電阻、穩(wěn)態(tài)二極管和開關(guān)二極管等組成，常態(tài)時(shí)阻抗較高，隨著過高電壓的增加，阻抗將不斷降低，過電壓將限制在規(guī)定的水平；（3）組合型過電壓保護(hù)器。組合型過電壓保護(hù)器由集合在組件中的各種器件組成，以便完成更加復(fù)雜的保護(hù)功能。 2. 過電壓保護(hù)器事故的分析及預(yù)防措施 2.1 過電壓保護(hù)器爆炸事故的分析及預(yù)防措施 以“三相組合式有串聯(lián)間隙氧化鋅過電壓保護(hù)器”為例，在使用過程中突然發(fā)生爆炸，由于保護(hù)動(dòng)作及時(shí)而沒有造成其他事故。事后對(duì)引發(fā)爆炸的原因進(jìn)行分析，判斷為過電壓保護(hù)器因間隙受潮而存在放電現(xiàn)象，導(dǎo)致氧化鋅閥片老化，當(dāng)真空斷路器合閘時(shí)發(fā)生操作過電壓而引發(fā)過電壓保護(hù)器爆炸。 三相組合式有串聯(lián)間隙氧化鋅過電壓保護(hù)器雖然能夠?qū)簯B(tài)過電壓進(jìn)行有效防護(hù)，消除鋅閥片的荷電率，但是其自身存在如下固有缺陷而容易引發(fā)爆炸事故：（1）間隙密封問題。因工藝原因，三相組合式有串聯(lián)間隙氧化鋅過電壓保護(hù)器間隙不可能做到在真空下密封，可能造成漏氣而使得水分或潮氣進(jìn)入。即使利用密封膠將間隙周圍完全封死，由于間隙間存在空氣，長時(shí)間放電膨脹也會(huì)產(chǎn)生受潮現(xiàn)象，從而引發(fā)氧化鋅閥片的泄露；（2）由于存在間隙密封不嚴(yán)的問題，過電壓保護(hù)器在間隙受潮后做工頻放電試驗(yàn)雖然合格，但氧化鋅閥片早已老化，當(dāng)發(fā)生過電壓時(shí)就會(huì)引發(fā)爆炸，給電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行埋下隱患；（3）采用四星型接線結(jié)構(gòu)時(shí)，需要人為設(shè)置一個(gè)中性點(diǎn)，會(huì)使閥片單元的運(yùn)行工況發(fā)生變化，引發(fā)絕緣配合困難；（4）為了相間閥片單元的可靠運(yùn)行，需要兼顧相-地過電壓的保護(hù)水平，閥片額定電壓需要相間提高，地相降低。 針對(duì)引發(fā)三相組合式有串聯(lián)間隙氧化鋅過電壓保護(hù)器爆炸的原因，可以采取如下的預(yù)防措施：（1）將原有串聯(lián)間隙過電壓保護(hù)器全部更換為無間隙氧化鋅過電壓保護(hù)器，杜絕閥片受潮，尤其對(duì)高壓電機(jī)類弱絕緣設(shè)備的相間、相地及匝間的絕緣能夠起到良好的保護(hù)作用。相較于三相組合式有串聯(lián)間隙氧化鋅過電壓保護(hù)器，無間隙氧化鋅過電壓保護(hù)器具有如下優(yōu)點(diǎn)：陡波響應(yīng)特性好，對(duì)保護(hù)設(shè)備無不良影響；無放電延時(shí)，響應(yīng)速度為納秒量級(jí)；動(dòng)作穩(wěn)定，沒有間隙的固有缺陷，不存在間隙放電時(shí)環(huán)境影響問題；結(jié)構(gòu)簡單，容易實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測及預(yù)防性試驗(yàn)，運(yùn)行可靠性較高。（2）增強(qiáng)診斷手段，在投運(yùn)后加強(qiáng)監(jiān)測，及時(shí)檢出三相組合式過電壓保護(hù)器的缺陷。電力企業(yè)要按照D13T 596-1996電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程的試驗(yàn)周期和項(xiàng)目，定期進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)，確保三相組合式過電壓保護(hù)器的完好性。除對(duì)三相組合式過電壓保護(hù)器進(jìn)行常規(guī)的相-地絕緣電阻和工頻放電試驗(yàn)外，每年還要增加相間絕緣電阻和直流泄漏電流測試項(xiàng)目，及早發(fā)現(xiàn)三相組合式過電壓保護(hù)器受潮和內(nèi)部結(jié)構(gòu)不緊固產(chǎn)生的位移問題，并逐步推行帶電監(jiān)測全電流和阻性電流，用專業(yè)的測試儀進(jìn)行不定期的檢測。 2.2 過電壓保護(hù)器引發(fā)35kV開關(guān)柜元件爆裂事故的分析及預(yù)防措施 35kV開關(guān)柜采用的是帶串聯(lián)間隙四星型接法的組合式氧化鋅過電壓保護(hù)器，在值班人員交接班巡視設(shè)備時(shí)沒有發(fā)現(xiàn)異常情況，但是之后1小時(shí)突然發(fā)生過電壓器爆炸，引發(fā)35kV主供電源跳閘，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)帶串聯(lián)間隙四星型接法的組合式氧化鋅過電壓保護(hù)器的閥片沒有通流痕跡，絕緣筒壁崩裂，閥片側(cè)面有明顯的閃絡(luò)痕跡，內(nèi)部有嚴(yán)重閃絡(luò)。分析原因，由于采用的是帶串聯(lián)間隙四星型接法的組合式氧化鋅過電壓保護(hù)器，保護(hù)器內(nèi)部因如下原因而受潮：裝配前干燥不徹底導(dǎo)致閥片受潮；上、下兩級(jí)組裝時(shí)密封不嚴(yán)，導(dǎo)致潮氣侵入；上、下電極螺絲型壓蓋和絕緣筒的膨脹系數(shù)不同，在自然條件上導(dǎo)致潮氣侵入；上電極外引電纜在自然條件下隨風(fēng)擺動(dòng)，上電極受力造成密封不嚴(yán)而致使潮氣侵入。 從上述事故分析可以看出，導(dǎo)致此次事故的主要原因是過電壓保護(hù)器的故障，據(jù)此可以采取如下的預(yù)防措施：（1）采用“自脫離、大容量、免維護(hù)”過電壓保護(hù)裝置。采用“自脫離、大容量、免維護(hù)”過電壓保護(hù)裝置，能夠解決普通過電壓保護(hù)器的不足，當(dāng)過電壓保護(hù)功能因故發(fā)生熱崩潰而形成內(nèi)部相間短路故障時(shí)，過電壓保護(hù)裝置自帶的脫離裝置能夠在短路電流的作用下迅速動(dòng)作，脫離該短路點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)故障線路相間短路故障點(diǎn)的可靠切除，從而確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行；（2）加強(qiáng)設(shè)備的維護(hù)和管理。電力企業(yè)要將過電壓保護(hù)器列入設(shè)備的檢修和維護(hù)計(jì)劃之中，定期對(duì)過電壓保護(hù)器進(jìn)行檢查以便了解其運(yùn)行狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)潛在故障要及時(shí)進(jìn)行處理，防止爆炸事故的發(fā)生。 3. 小結(jié) 作為限制雷電過電壓和各種真空開關(guān)引起的操作過電壓的重要設(shè)備，過電壓保護(hù)器在對(duì)相地之間的過電壓提供保護(hù)的同時(shí)，又對(duì)相間過電壓提供保護(hù)。過電壓保護(hù)器在保護(hù)微電子設(shè)備免遭過電壓侵害方面發(fā)揮了巨大的作用，但任何事情都有兩面性，由于市場上對(duì)過電壓保護(hù)器需求的日益增加，市場上的過電壓保護(hù)器型號(hào)和種類復(fù)雜多樣，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，這就要求我們的電力企業(yè)必須結(jié)合自身的實(shí)際需求，選擇質(zhì)量好的過電壓變換器，盡量避免因過電壓保護(hù)器發(fā)生故障而引發(fā)的電力事故，提高供電的安全性和可靠性。 參考文獻(xiàn)： 1付羅柯，張學(xué)林，程斌.組合式過電壓保護(hù)器實(shí)際運(yùn)用J.科技資訊，2010（22）. 2杜耀明.FGB復(fù)合式過電壓保護(hù)器爆炸原因分析J.電力安全技術(shù)2009，11（3）. 3王國偉，劉學(xué)武.10kV三相組合式過電壓保護(hù)器爆炸原因分析及改造措施J.機(jī)電信息，2012（33）. 4段建東，程本國，張玉鳳，石壯志.一起過電壓保護(hù)器損壞的原因分析J.中國科技縱橫，2012（21）. 5安麗芳.淺析組合式過電壓保護(hù)器的應(yīng)用J.甘肅水利水電技術(shù)，2003，39（2）. 抱歉！您關(guān)注的作品出自中國科技博覽2013年第33期。該刊暫未被中文科技期刊數(shù)據(jù)庫收錄，故無法提供全文下載。讀者請聯(lián)系中國科技博覽期刊社索取原文，期刊申請加入，請致詢 (function() var s = “_” + Math.random().toString(36).slice(2