氧化锌避雷器运行中的在线监测

1、.氧化锌避雷器运行中的在线监测周志敏（山东莱芜钢铁集团公司动力部271104）摘要：本文简介了氧化锌避雷器运行条件，在对氧化锌避雷器运行中存在的问题作以分析的基础上，提出了保证氧化锌避雷器安全可靠运行的基本技术措施。关键词：问题分析技术措施在线监测1.引言避雷器作为输变电设备中的主要设备，在电网中运行时主要承受的电压有：雷电过电压、操作过电压、工频长期工作电压。正常条件下，避雷器能承受上述电压而正常工作。但在运行环境污秽条件下，避雷器将会不同程度地降低其绝缘性能。在污秽条件下，在长期工作电压作用下会使绝缘下降，导致污秽闪络的大面积停电事故。工频污闪事故造成的危害比雷电事故严重的多，已经成为电力

2、系统安全运行的大敌。随着电压等级的不断提高，电力系统对避雷器的要求越来越高。避雷器是保证电网安全可靠运行的关健设备之一。其性能优劣将影响整个电网的运行安全，随着电网向超高压大容量发展，作为统治高压电网近百年的瓷绝缘避雷器越来越明显地暴露出性能上固有的缺陷与弱点，如笨重易碎、强度低、易劣化成零值、表面呈亲水性、易产生污闪事故、清扫维护量大等，已不适应电力工业发展的要求。用作避雷器绝缘的材料可分为无机和有机两种。无机材料主要是电工陶瓷和钢化玻璃，但这两种材料的湿闪电压和污闪电压低是其难以克服的缺点；有机材料包括环氧树脂、聚四氟乙烯、乙丙橡胶和有机硅材料等，有些国家甚至还采用了丁基橡胶、聚烯烃类材料

3、等。其中，硅橡胶具有耐高低温(-110300)、耐臭氧、耐紫外线、耐气候、电绝缘和疏水等优点；另外，硅橡胶重量轻、耐冲击，在运输和安装过程中不易损坏。故特别适合应用于高压避雷器的外绝缘。值得一提的是，在严酷的环境条件下，如长时间的干燥带电弧放电，以及表面沉积污秽层都会使绝缘子表面变为亲水性，从而导致闪络事故的发生。而硅橡胶复合绝缘避雷器能够在一定时间后自动恢复其表面的憎水性，并能使其表面的污秽层变得具有憎水性，表现出优异的耐污闪与耐湿闪性能，因硅橡胶所独有的性能使其在众多的材料中脱颖而出，成为最具竞争力的高压绝缘材料。20世纪80年代以来，我国的氧化锌避雷器技术发展很快，并引进国外先进技术及生

4、产线，到目前国内氧化锌避雷器的生产，无论从数量、规格、还是从质量上都已形成相当的规模和水平，采用国际标准生产的产品都以接近或达到国际先进水准。在电力系统中氧化锌避雷器得以广泛应用，为提高氧化锌避雷器安全可靠运行的水平，在生产厂不断提高产品设计水平和制造质量的同时，也要加强对运行中氧化锌避雷器进行严格有效的检测和定期预防性试验，及开展氧化锌避雷器的在线监测，都是保证其安全可靠运行的有效手段。2.金属氧化物避雷器的分类我国的金属氧化物避雷器研制和生产现以形成集合型和规模化的大生产体系，在经过引进、消化、移植国外的先进技术的发展阶段，现已开发研制具有自己独立知识产权的系列产品，部分产品已达到国际先进

5、水平，并与国际标准接轨参与国际市场的竞争。以下结合我国生产的金属氧化物避雷器系列产品，根据其不同的技术指标进行分类：2.1按电压等级金属氧化物避雷器按额定电压值来分类，可分为三类；2.1.1.高压类；其指66kV以上等级的金属氧化物避雷器系列产品，大致可划分为500kV、220kV、110kV、66kV四个等级等级。2.1.2.中压类；其指3kV66kV（不包括66kV系列的产品）范围内的金属氧化物避雷器系列产品，大致可划分为3kV、6kV、10kV、35kV四个电压等级。2.1.3.低压类；其指3kV以下（不包括3kV系列的产品）的金属氧化物避雷器系列产品，大致可划分为1kV、0.5kV、0

6、.38kV、0.22kV四个电压等级。2.2按标称放电电流金属氧化物避雷器按标称放电电流可划分为20、10、5、2.5、1.5kA五类。2.3按用途金属氧化物避雷器按用途可划分为系统用线路型、系统用电站型、系统用配电型、并联补偿电容器组保护型、电气化铁道型、电动机及电动机中性点型、变压器中性点型七类。2.4按结构性能金属氧化物避雷器按结构性能可分为；无间隙（W）、带串联间隙（C）、带并联间隙（B）三类。2.5氧化锌避雷器按绝缘结构可划分为两大类；2.5.1.瓷外套；瓷外套氧化锌避雷器按耐污秽性能分为四个等级，级为普通型、级为用于中等污秽地区（爬电比距20mm/kV）、级为用于重污秽地区（爬电比

7、距25mm/kV）、级为用于特重污秽地区（爬电比距31mm/kV）。2.5.2.复合外套；复合外套氧化锌避雷器是用复合硅橡胶材料做外套，并选用高性能的氧化锌电阻片，内部采用特殊结构，用先进工艺方法装配而成，具有硅橡胶材料和氧化锌电阻片的双重优点。3.氧化锌避雷器运行中的问题分析从氧化锌避雷器运行时间上、安装的环境、气候、及生产厂，对损坏的氧化锌避雷器进行技术分析，造成氧化锌避雷器运行中爆炸的原因可归纳如下几项：3.1.氧化锌避雷器的密封问题氧化锌避雷器密封老化问题，主要是生产厂采用的密封技术不完善，或采用的密封材料抗老化性能不稳定，在温差变化较大时或运行时间接近产品寿命后期，造成其密封不良而后

8、使潮气浸入，造成内部绝缘损坏，加速了电阻片的劣化而引起爆炸。2.2.电阻片抗老化性能差在氧化锌避雷器运行在其产品寿命的后期，电阻片劣化造成泄漏电流上升，甚至造成与瓷套内部放电，放电严重时避雷器内部气体压力和温度急剧增高，而引起氧化锌避雷器本体爆炸，内部放电不太严重时可引起系统单相接地。3.3瓷套污染由于工作在室外的氧化锌避雷器，瓷套受到环境粉尘的污染，特别是设置在冶金厂区内变电所，由于粉尘中金属粉尘的比例较大，故给瓷套造成严重的污染而引起污闪或因污秽在瓷套表面的不均匀，而使沿瓷套表面电流也不均匀分布，势必导致电阻片中电流IMOA的不均匀分布（或沿电阻片的电压不均匀分布），使流过电阻片的电流较正

9、常时大12个数量级，造成附加温升，使吸收过电压能力大为降低，也加速了电阻片的劣化。3.4.高次谐波冶金企业电网随着大吨位电弧炉、大型整流、变频设备的应用及轧钢生产的冲击负荷等的影响，使电网上的高次谐波值严重超标。由于电阻片的非线性，当正弦电压作用时，还有一系列的奇次谐波，而在高次谐波作用时就更加速了电阻片的劣化速度。3.5.抗冲击能力差氧化锌避雷器多在操作过电压或雷电条件下发生事故，其原因是因电阻片在制造工艺过程中，由于其各工艺质量控制点控制不严，而使电阻片的耐受方波冲击能力不强，在频繁吸收过电压能量过程中，加速了电阻片的劣化而损坏，失去了自身的技术性能。4.技术措施针对冶金电网的特点及氧化锌

10、避雷器几次事故分析的结论，要保证氧化锌避雷器在网上安全可靠运行，应采取以下措施：4.1.设计选型在设计选型上，应首选有多年稳定运行实践的产品，在选择生产厂时，应选择有先进的工艺设备和完善的检测手段的生产厂，才能保证所选用的氧化锌避雷器具有高的抗老化、耐冲击性能，以使在产品的寿命周期内稳定运行。4.2.防污措施采用必要的避雷器瓷套的防污措施，如定期清扫或涂以防污闪硅油，在氧化锌避雷器选型上选用防污瓷套型的氧化锌避雷器。4.3.谐波治理加强电网谐波的治理力度，在有谐波源的母线段增设动态无功补偿和滤波装置，以使电网的高次谐波值控制在国家标准允许范围内。4.4在线监测增设氧化锌避雷器的在线监测仪，在有

11、人值守的变电站采用SH-806型避雷器监测器，在无人值守的变电站选用ALC-8000系列氧化锌避雷器在线监测远传系统，实时的对氧化锌避雷器的运行工况进行监测。JSH-806型避雷器监测器由监测仪表、传感器和连接传感器与监测仪表的屏蔽电缆组成。JSH-806的传感器采用一次电流穿心方式，它可记录避雷器雷击次数也可在线监测避雷器泄漏电流。一旦泄漏电流超标，会发出报警接点信号。这种避雷器泄漏电流在线显示方式对于635kV氧化锌避雷器是否受潮、老化可预先作出判断，对于防止MOA内部受潮发生侧闪、避免阀片老化引发爆炸，将起着十分重要的监测作用。JSH-806同时接入三相电流传感器，可以同时监测三相避雷器的工作状况。当A、B、C三相避雷器其中的任意一相漏电流超过设定值或三相电流严重不平衡时，将给出报警接点信号。JSH-806型避雷器监测器的安装图如图1所示，JSH-806接线如图2所示。对于无人值守的变电站选用ALC-8000氧化锌避雷器在线监测远传系统，是一种数据自动远传、即时报警的一个十分有效的手段。ALC-8000系列氧化锌避雷器在线监测远传系统的接线示意图如图3所示。4.5.技术管理加强对氧化锌避雷器的技术管理工作，即对运行在网上的每一只氧化锌避雷器建立技术档案，对出厂报告、定期测试报告及在线监测仪的运行记录均要存入技术档案，直至该避雷器退出运行。5.结语据国外有关技