1、避雷器故障排除案例（一）避雷器質(zhì)量不良引起的事故雷雨中某生產(chǎn)廠及生活區(qū)高、低壓全部停電。經(jīng)檢查，35kV高壓輸電線中的B相導線斷落，雷擊時變電所內(nèi)高壓跌落式熔斷器有嚴重的電弧產(chǎn)生。低壓配電室內(nèi)也有電弧現(xiàn)象并伴有爆炸聲，有一臺低壓配電柜內(nèi)的二次線路被全部擊壞。35kV變電所，輸電線路呈三角形排列，全線架設了避雷線；35kV變電所的入口處，裝設了避雷器和保護間隙。保護間隙被雷擊壞后，一直沒有修復；在變電所的周圍還裝設了兩根24m高的避雷針，防雷措施比較全面，但還是遭受到雷害。雷擊發(fā)生后，進行了認真檢查，防雷系統(tǒng)接地電阻均小于4，符合規(guī)程要求。檢查有關預防性試驗的記錄，發(fā)現(xiàn)35kV變電所內(nèi)的B相避雷

2、器，其試驗數(shù)據(jù)當時由于生產(chǎn)緊張等原因，一直未予以處理。雷擊以后分析認為，造成這起雷擊損壞的主要原因有：(1）雷電是落在高壓線路上，線路上沒有保護間隙，當雷擊出現(xiàn)過電壓時，沒有能夠通過保護間隙使大量的雷電流泄入大地，而擊斷了高壓輸電線路。(2）當雷電波隨著線路入侵到變電所時，由于B相避雷器質(zhì)量不良，沖擊雷電流不能夠很好地流入大地，產(chǎn)生較高的殘壓，當超過高壓跌落式熔斷器的耐壓值時，使跌落式熔斷器被擊壞。(3）當避雷器上有較高的殘壓時，由于避雷器的接地系統(tǒng)和變壓器低壓側的中性點接地是相通的，造成變壓器低壓側出現(xiàn)較高的電壓。低壓配電柜的絕緣水平比較低，在低壓側出現(xiàn)過電壓時，絕緣比較薄弱的配電柜首先被擊

3、壞。改進措施(1）恢復線路的保護間隙，使雷擊高壓線路時，保護間隙首先能夠被擊穿而把雷電流泄入大地，起到保護線路和設備的作用。(2）當帶電測試發(fā)現(xiàn)避雷器質(zhì)量不良時，要及時拆下進行檢測，包括：測量絕緣電阻；測量電導電流及檢查串聯(lián)組合元件的非線性系數(shù)差值；測量工頻放電電壓。只有當這些試驗結果都符合有關規(guī)程要求時才可繼續(xù)使用，否則，應立即予以更換。(3）在電氣設備發(fā)生故障后，經(jīng)修復絕緣水平滿足要求后才可再投入使用。（二）避雷器引下線斷裂造成的事故雷擊落在10kV配電線路上。當時，離配電變壓器僅60m的電管所內(nèi)，三人圍在一張辦公桌上隨著雷聲，一齊倒地?，F(xiàn)場察看和分析。檢查發(fā)現(xiàn)配電變壓器的10kV側避雷器

4、有兩相已經(jīng)粉碎性爆炸；接地引下線在離地15cm處原來焊接處燒斷，據(jù)反映該處燒斷已近一年時間。接地引下線有一個6cm長的斷口，而是用一根8#鐵絲纏繞在接地引下線斷口的上下端，鐵絲已嚴重銹蝕斷裂，致使避雷器及變壓器低壓側的中性線處于無接地狀態(tài)。當雷擊線路時，盡管避雷器能可靠動作，但強大的雷電流無法入地，極高的雷電沖擊電壓沿低壓配電線路傳到屋內(nèi)，擊穿空氣引起了三個人同時被雷擊的事故。在現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)，照明燈離桌面只有30cm高；燈頭內(nèi)的絕緣膠木已嚴重碳化成粉末狀，確認這是一起因避雷器及低壓側無接地而造成的雷擊事故。改進措施為了防止類似事故的再次發(fā)生，應采取如下防止措施：(1）各供電所每年在雷雨季節(jié)前后，集

5、中力量對所轄供電區(qū)的變壓器及高低壓線路進行全面的安全檢查，做到所有配變的避雷器和低壓側的中性點都可靠接地，其接地電阻必須滿足技術規(guī)程的要求，并保證接地引下線具有足夠的截面積和機械強度。 （2）進一步加強對農(nóng)電工的培訓和管理工作。定期培訓，提高技術水平。（三）避雷器高壓接線端子脫落引起的事故某變電所1#主變壓器突然發(fā)生停電。到1#主變壓器附近查看，發(fā)現(xiàn)35kV L2相避雷器上部的高壓引線連同高壓接線端子脫離了避雷器本體，并且由于大風吹動致使與Ll相避雷器上部引線相碰，造成相間短路，導致主變壓器停電。進行事故調(diào)查，發(fā)現(xiàn)L2相避雷器的高壓接線端子是由一條扁鐵彎成直角（L型）制成，直角的一邊用電焊焊接

6、在避雷器帽蓋中心位置：直角的另一邊上鉆一個中10mm的孔，用一螺栓將引線線夾緊固在上面。寒冬季節(jié)，溫度很低，線夾上的引線受冷，縮短了長度，使避雷器高壓接線端子受到很大的拉力，加上經(jīng)大風吹動，引線發(fā)生扭動，拉力增加，使高壓接線端子L型扁鐵焊接薄弱的地方發(fā)生了裂紋；時間一長，裂紋越來越大，強度越來越差，最后高壓接線端子動，脫離了避雷器本體。 改進措施為了避免類似事故，對避雷器接線固定方法進行改進。第一種是將避雷器高壓引線線夾緊固在避雷器帽蓋固定螺栓上。第二種是將避雷器帽蓋卸下，在帽蓋中心位置鉆一個孔，然后在孔中裝上螺栓，螺栓的螺紋部分朝下，螺栓根部與帽蓋縫隙處焊牢，防止帽蓋滲漏水；接著將帽蓋恢復在

7、避雷器本體上。這樣就可以將高壓引線夾固定在螺栓上，再用螺帽擰緊。采取這兩種措施之一，無論天寒地凍，避雷器的高壓引線拉力都不可能將接線端子從避雷器上拉脫。 此外，在新裝或檢修時，適當加長引線的長度以減輕寒冷天氣引線收縮而造成的端子的受力，將能獲得更好的效果。（四）中性點不接地系統(tǒng)避雷器爆炸事故 某變電所l0kV 側母線電壓不平衡，電壓波動嚴重。 隨后聽到警鈴響聲，C相電壓指零，另兩相電壓升高，斷開電壓互感器高壓電源，進行檢查。發(fā)現(xiàn)互感器C相線圈燒毀，檢修人員隨即找了一只新互感器投運。不到半個小時，忽聞開關室內(nèi)一聲巨響，10kV 電壓三相指零又迅速回升正常。經(jīng)觀察系10KV C相母線避雷器爆炸。隨

8、即停電，C相避雷器上部被炸成兩截，上半截吊在原高壓引線上，高壓引線有嚴重過熱現(xiàn)象；下半截在原地未動。進一步檢查發(fā)現(xiàn)，瓷套外表面燒焦，內(nèi)壁有明顯拉弧的痕跡；斷口內(nèi)殘存的閥片溶化破損，有二片云母墊發(fā)黑。檢查雷電計數(shù)器記錄，先后三相共動作6次，A、B、C相分別為1、2、3次。變電所內(nèi)其他避雷器均未動作。 事故后仍用避雷器進行試驗，但C相避雷器因其部分元件炸散，無法重新組裝，于是就將原閥片裝入A 相避雷器瓷套內(nèi)，并利用其并聯(lián)電阻和火花間隙進行測試，兩相解體檢查，除發(fā)現(xiàn)火花間隙上有輕微的放電痕跡外，亦無其他問題。隨后檢查并聯(lián)電阻，正常的并聯(lián)電阻，每片約在58.5M之間，兩片串聯(lián)時約為22M。經(jīng)測量，在A

9、、B兩相避雷器中拆出的各片電阻值正常，但C相有二片阻值為零：其中一片長度約為完好電阻長度2/3，取同長度的完好電阻測量，阻值均在35M之間；另有一片，長度為完好電阻長度的3/5，阻值為0./5M，取同長度完好電阻測量，阻值約46M。由此可知，C相并聯(lián)電阻嚴重損壞，引起避雷器爆炸。由于此變電所10kV系統(tǒng)中性點不接地，10kV線路B相斷線時，形成單相弧光接地，引起系統(tǒng)振蕩，產(chǎn)生間歇性過電壓，致使A、C兩相電壓升高。因未及時切斷故障線路，使互感器和避雷器長時運行在非正常電壓之下，以致互感器一次電流增大，磁通趨于飽和，過載而燒毀。同時，避雷器也長時間地流過數(shù)倍于正常的泄漏電流。由于并聯(lián)電阻的熱容量較

10、小，在此非正常的泄漏電流作用之下，電阻長期過熱，迅速劣化，又破壞了避雷器的正常性能。當系統(tǒng)中再次發(fā)生過電壓時，由于并聯(lián)電阻的損壞、造成了火花間隙內(nèi)電壓分布不勻，不能迅速有效地切斷工頻續(xù)流，使套管內(nèi)氣體游離，壓力劇增，終于導致發(fā)生爆炸。改進措施中性點不接地系統(tǒng)長時間帶接地運行，不但對中性點接地的電壓互感器有害，而且也會造成避雷器并聯(lián)電阻的損壞，導致避雷器爆炸。 因此，運行人員除應嚴格按照運行規(guī)程中“35KV及以下無消弧線圈補償系統(tǒng)的帶接地運行時間不能超過2h”的規(guī)定執(zhí)行以外，還應盡可能地縮短這種運行時間，以免再發(fā)生類似的爆炸事故，直接威脅系統(tǒng)的安全運行。 （五）變壓器中性點避雷器雷擊爆炸事故 某

11、110kV 變電站鐵塔遭受雷擊，雷電流80kA 左右，由鐵塔對導線反擊，造成C相閃絡，引起單相接地，運行中的變壓器中性點上的避雷器爆炸，3發(fā)電機母線發(fā)出單相接地信號，主變壓器縱聯(lián)差動保護動作，斷路器跳閘被迫停機，事后檢查發(fā)現(xiàn)斷路器站內(nèi)110kV鐵塔橫擔上C相導線對鐵塔有閃絡痕跡，如圖1所示。主變壓器中性點不接地。當雷電擊中鐵塔時，變壓器中性點出現(xiàn)位移電壓，大于避雷器的最大允許電壓，從而使避雷器爆炸。 此110kV 系統(tǒng)為中性點直接接地系統(tǒng)，但為限制單相短路電流，不大于三相短路電流，以利于電氣設備按三相短電流值來選擇，同時又為滿足繼電保護配合的需要，而將變壓器中性點不接地。當雷擊使110kV 系

12、統(tǒng)發(fā)生C相閃絡，造成單相接地時，根據(jù)對稱分量法分析，故障點將出現(xiàn)零序電壓U0。因零序電流I0僅能通過中性點接地的變壓器，而對中性點不接地的變壓器，由于零序電流不能通過，因此，在中性點上就產(chǎn)生了位移電壓，其值等于故障點的零序電壓U0 。 而避雷器的最大允許電壓為41kV 。在單相接地時，變壓器中性點上位移電壓超過避雷器的最大允許電壓，而使其爆炸。圖1 電氣主接線圖改進措施 對中性點不接地系統(tǒng)避雷器的選擇，最大允許電壓必須大于變壓器中性點可能出現(xiàn)的位移電壓，因此選擇時，必須兩者相互兼顧才能滿足要求。 （六）雷擊送電線路事故 35kV線路遭受雷擊。電網(wǎng)結構呈樹枝分布，共連接35kV變電所5座，量總計

13、59750kVA ，如圖2中箭頭處為落雷點及擊穿起弧點所示。35kV 系統(tǒng)為中性點不接地系統(tǒng)。線路基本桿型為上字型，全線路只在距變電所兩端1.5km 內(nèi)設架空避雷線。線路經(jīng)過的路徑多為半丘陵及水庫地帶。暴風雨開始后35kV 線路受雷擊。變電所35kV集堅線路主變壓器斷路器及上一級福山變電所35kV 斷路器同時速斷跳閘，自動重合動作，重合不成功。城鎮(zhèn)變電所中央信號反映35KVB相接地，A、C相電壓升高為線電壓。此時又進行了一次強送電，強送不成功，再次跳閘。集堅線35kV線路出口處，藕合電容器上端與線路阻波器之間引線處發(fā)生一大弧光，線路斷路器跳閘后弧光消失。 查巡發(fā)現(xiàn)，集堅線路52# 杯桿塔B相導

14、線靠近線夾處被電弧燒斷落地。從斷線點查看，系直擊雷落于導線上，擊穿該串絕緣子放電造成。51#桿及52#桿B相絕緣整串被擊穿；同時張莊變電所線路出口處B相耦合電容器上端引線因對桿塔放電而燒斷；在同一系統(tǒng)的距十余公里的吳莊變電所，C相避雷器也被擊穿，其計數(shù)器也被燒壞。圖2 電網(wǎng)示意圖現(xiàn)場調(diào)查分析表明，這起事故的直接原因是由于雷擊造成。 35kV供電線路按線路設計規(guī)程要求，在距變電所兩側12km架設避雷線，線路中間地段則無架空避雷線。落雷點距城鎮(zhèn)站約6.5km，正處在無架空避雷線地段。由于雷電幅值極高，因此在落雷點處造成整串絕緣子擊穿接地。另外在變電所終端桿的線路高頻阻波器與耦合電容之間的引線，由于

15、距桿塔較近（約400mm ) ，也在過電壓時，成為擊穿放電的薄弱環(huán)節(jié)，即起弧點，使引線被電弧燒斷。B相落雷的直接原因是，線路主要桿型為上字形排列，B相為頂端相，在運行中起了“避雷線”作用。該相導線被直擊雷擊中的概率大大高于處在下部的A、C兩相。 線路51#、52#桿絕緣子被擊穿放電，導線被燒斷落地，相當于B相金屬性接地。由于B 相接地，中性點位移，因此A、C兩相對地電壓升高。在集堅線52#桿落雷后，城鎮(zhèn)站和福山站的斷路器尚未跳閘的一瞬間，過電壓作用于福山站供電的所有35kV變電所，致使A、C相電壓高出相電壓數(shù)倍，從而使各站A、C兩相上所接的電氣設備和部分絕緣子也如上所述多處放電或被擊穿。例如，

16、集堅線54#桿A 相絕緣子整串也被擊穿。由于雷擊過電壓造成的故障電流非常大，城鎮(zhèn)變電所與福山變電所速斷保護無選擇性，造成越級跳閘，造成城鎮(zhèn)、集堅、張莊3座35kV變電所同時停電的局面。改進措施(1) 對于某些多雷電活動的地區(qū)，雖然全年平均總雷電日不超過標準（30天），但應根據(jù)地區(qū)的具體情況區(qū)別對待。如對為單電源、負荷重要、雷電活動頻繁的地區(qū)（例如線路經(jīng)過山口、山谷、水庫周圍地段，其平均落雷概率遠高于一般平原地區(qū)數(shù)倍），對此類線路應進行技術經(jīng)濟比較，以增設全線段或部分重點地段架空避雷器線為宜。 一般來說，對于桿塔類型不變的線路，只增加一條避雷線，對于整個線路投資增加不大，卻可避免由于雷電事故造成

17、的經(jīng)濟損失。一般送電線路建成后要運行二三十年以上，其落雷概率很大，從技術經(jīng)濟比較方面是可取的。 （2）對于上字形排列導線，應按過電壓規(guī)程在頂端相每基增加一放電間隙，使過電壓起弧點避開導線部分。（七）雷擊變電所內(nèi)設備事故 雷擊時變電所值班室墻上的室外照明燈控制開關竄出一個大火球。隨即發(fā)現(xiàn)變電所內(nèi)所有信號全部消失，對外聯(lián)系的無線電話也中斷。經(jīng)初步檢查，10kV配出線尚正常，控制室內(nèi)裝設的硅整流電源被擊壞。采用臨時措施恢復直流供電，又發(fā)現(xiàn)直流系統(tǒng)負極接地。經(jīng)全面檢查發(fā)現(xiàn)：直流屏二只整流管擊穿，整流變壓器一次熔絲兩相熔斷；直流系統(tǒng)中，預報信號光字牌的燈座接線柱與外殼間擊穿放電；無線電話的整流電源被擊壞

18、。在雷電防護比較完善的變電所，仍發(fā)生雷擊事故。圖3 布置設備現(xiàn)狀接線圖從這次雷擊事故造成的設備損壞程度看，雷電波的能量并不大，不是直擊雷造成的。故障發(fā)生時，照明燈控制開關處出現(xiàn)電弧的現(xiàn)象，即可肯定，雷電沖擊波是經(jīng)過此斷路器進入400V交流系統(tǒng)造成；影響所用變壓器二次的400V交流系統(tǒng)。又因無線電話的整流電源也并接在直流屏整流變壓器的一次側，而整流變壓器的電源由一條電纜從高壓室所用變壓器的二次引來。全所的照明負荷都接在400V交流系統(tǒng)上。 室外照明燈具按慣例裝設在避雷針上，從控制開關到燈具之間的電源線是通過聚乙烯塑料管地埋至避雷針基礎處引出地面，再穿入鋼管沿避雷針向上至12m處。分析表明，這就是

19、引雷入室的通道。 雷電沖擊波通過此通道串入室內(nèi)，造成故障的全過程（如圖3所示）。改進措施雷電波通過避雷針泄入大地過程中，由于避雷針的接地裝置與大地間存在接地電阻，因而雷電流在此電阻上產(chǎn)生較高的沖擊波電壓降，接地電阻的大小就基本上決定了對大地間電位高低（當然還有雷電流大小的因素），過電壓導入室內(nèi)尋找絕緣薄弱的地方，將其擊穿入地。雷電波沿兩根導線（一根相線，一根中性線）分別進入室內(nèi)400V交流系統(tǒng)，也就是說，出現(xiàn)了兩條通路。就是相線上的雷電流進入400V交流系統(tǒng)后，還要通過所用變壓器二次線圈到中性點入地；中性線上的雷電流則直接通過變壓器二次中性點入地。由于當時的斷路器在斷開位置，因此，在斷路器斷口

20、處產(chǎn)生較大的放電火花。 中性線中的雷電流通過斷路器斷口，放電后就直接進人中性點入地，不會造成什么危害。但是，相線通路就不同了，它通過開斷口放電后，還要通過變壓器的二次線圈才能到達中性點入地。因雷電流幅值高，作用時間短，變化率很大，通過在變壓器二次線圈時，將產(chǎn)生較高的自感電動勢，使雷電沖擊波不能順利地通入大地。迫使它在400V交流系統(tǒng)中到處流竄尋找入地點。接在400V交流系統(tǒng)上的設備的絕緣水平都比較高，因此未造成擊穿，僅使絕緣能力較低的整流二極管擊穿而進入直流系統(tǒng)，又使絕緣距離較小的光字牌燈座擊穿入地，從而又造成了直流系統(tǒng)接地故障。 通過上述分析，找到這次雷擊事故的根源，進行妥善處理。除將雷擊造

21、成故障排除外，又將避雷針上的燈具撤下，移裝別處。同時，將其電源線從地面接頭處斷開，這樣處理后，雖經(jīng)過多次雷電活動，也沒有再發(fā)生類似雷擊事故。（八）雷擊用電設備事故 某隧道內(nèi)安裝有電視攝像機及其附屬控制電路板共20套，另外還有各種檢測裝置等多臺設備。每年春夏雷雨季節(jié)，總會有幾臺設備損壞。損壞情況最嚴重的是攝像機和控制電路板，一年累計損壞率達30以上。最嚴重的一次是雷電擊壞攝像機4臺、控制板5塊。10kV高壓電源是從幾公里之外用電纜經(jīng)地溝送來，不存在線路受雷擊的問題。供給負荷的低壓也是用電纜通過地溝送達，且變壓器離負荷最近點也有200m，亦不會直接受雷擊。隧道內(nèi)除弱電設備外，基本上是照明燈。該隧道

22、內(nèi)的照明燈采用低壓鈉氣燈，且每個燈都帶有電容和電感。 取單臺燈做試驗，發(fā)現(xiàn)鈉燈對電壓的變化反應很大，其電流波形呈非正弦波，從啟動到穩(wěn)定的時間長，需半個小時，啟動時還伴有較長時間的氣體放電階段。用示波器測量，隧道內(nèi)多點電壓波形，所有波形均為非正弦波。進一步分析發(fā)現(xiàn)含有高次諧波，且波形畸變程度隨負荷的大小而變化。當滿負荷時，波形畸變非常厲害，甚至在變壓器端也是非正弦波。此外，電壓波形隨離供電變壓器的距離大小而變化，離變壓器越遠，波形畸變就越大。這一發(fā)現(xiàn)說明隧道內(nèi)2000 多盞燈組成了一個復雜的、致使電壓波形發(fā)生畸變的網(wǎng)絡，導致弱電設備損壞的外因是雷電，內(nèi)因是照明負荷。當外電網(wǎng)受雷擊后，引起電網(wǎng)電壓

23、波動，從而引起隧道內(nèi)負荷電壓變化，反過來帶慣性的負荷又引起電源電壓的波動，這一過程反復進行的結果，畸變而帶尖峰的電壓，導致由同一變壓器供電的弱電設備過電壓而損壞。 改進措施(1)將原來上、下行兩條隧道負荷分別由兩臺變壓器供電的方式，改為由一臺變壓器供給兩條隧道照明用，而另一臺專供弱電設備使用。 (2)在變壓器低壓側加裝避雷器，以便讓過電壓進入隧道前得到最大的衰減。(3)在弱電設備電源端接壓敏電阻。經(jīng)過這樣的改造后，經(jīng)歷多次雷擊，未再發(fā)生設備損壞的現(xiàn)象。（九）避雷器的密封不好引起的事故某單位的避雷器，4組安裝在6kV不接地系統(tǒng)的4條直配線上，1組備用。使用不到20天，就有3條直配線上的5只避雷器在沒有受到雷擊的情況下炸裂，其中一條線路保護動作跳閘。炸裂避雷器在使用前經(jīng)絕緣電阻、工頻放電電壓試驗合格。 為了查明原因，從線路上取下其余7 只避雷器進行測量，發(fā)現(xiàn)絕緣電阻均明顯下降。后仔細檢查，發(fā)現(xiàn)避雷器上端螺栓根部密封不嚴，因此，有可能是避雷器內(nèi)部進入潮濕的空氣，致使絕緣降低。 為了證實這一結論，將備用的1組避雷器安裝在直配線上，將其中兩只重新密封并檢查合格。使用20天，取下并做試驗，