氧化锌避雷器运行状况的研究

氧化锌避雷器运行状况的研究

摘要

避雷器是一种能吸收过电压能量、限制过电压幅值的保护设备。使用时将避雷器安装在被保护设备附近，与被保护设备并联。在正常情况避雷器不动作（仅流过微安级的泄漏电流）；当作用在避雷器上的电压达到避雷器的动作电压时，避雷器导通，通过大电流，吸收过电压能量，并将过电压限制在一定水平，以保护设备的绝缘。在释放过电压能量后，避雷器会自动恢复到不导通的正常工作状态。

避雷器的发展经过了多次换代，目前氧化锌避雷器是应用最为广的避雷器。

氧化锌避雷器分为有间隙和无间隙两种，有间隙避雷器的基本元件是火花间隙和氧化锌非线性电阻片。这些元件串联叠装在密封的绝缘材料外套内。无间隙避雷器的基本元件则只有阀片，它的材料主要是氧化锌和其他金属氧化物。其分类方式主要从电压等级、标称放电电流、用途、外套材料分、结构性能等方面分类。

文章首先介绍了避雷器的发展，氧化锌避雷器与碳化硅避雷器的性能比较，然后介绍了氧化锌避雷器的结构和工作原理及分类情况。

文章中研究分析了电站型氧化锌避雷器的运行情况，介绍了线路型氧化锌避雷器的原理结构特征，总结了两种避雷器的检测和安装方法及注意事项。

对电站型氧化锌避雷器，常规停电测试已经不能保证其健康运行，本

文通过对一起氧化锌避雷器劣化事件及一起爆炸事件的分析，得出了氧化锌避雷器制造、选型、检测时应注意的问题。

为检测MOA的性能，分析了MOA的非线性特性，论证了MOA的受潮和阀片的老化等变化能反映在阻性电流及其三次谐波上，得出了阻性电流及其三次谐波峰值的变化可以作为判断MOA性能好坏的指标；并分析了用谐波分析法计算阻性电流的基本原理，采用ICA对MOA进行监测仿真。结果表明，该方法可适用于MOA的监测，判断其电气性能的优劣。

关键词：氧化锌避雷器、原理、阻性电流、独立成分分析法。

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Abstract

Lightning arrester is a kind of absorbing energy, limit over-voltage

over-voltage protection equipment amplitude. When using will be protected equipment installed in the lightning protection equipment, and was near the parallel. In normal circumstances arrestor (not only through microamps of leakage current), When the voltage in lightning arrester action to voltage, through the lightning current and voltage absorb energy will be limited in certain level, overvoltage protection equipment in the insulation. After the release of energy in the lightning overvoltage, will be restored to normal conduction not working condition.

The development of The Times by lightning arrester is upgrading, currently the most widely used zinc of lightning.

Lightning overvoltage zinc as electrical equipment, its performance

protection device of related to electrical equipment whether the safe operation of normal. Therefore the operation condition of zinc oxide arrester is crucial.

Zno arrester is divided into two clearances and no gap, gap arrester element is the basic spark gap and zinc oxide non-linear resistors. These elements in the series of sealing coat inside insulation material. The basic elements of lightning non-clearane valves only, it is the main materials and other metal oxide. The classification of nominal voltage level, mainly from discharge current, use material, structure, performance, etc.

This article first introduces lightning arrester and zinc, the development of silicon carbide arrester, then introduces the zinc oxide structure and working principle of lightning and classification.

This type of research and analysis of the power operation, zinc lightning arrester introduced the principle of zno type circuit structure, summarizes the detection and two arrester installation method and the matters needing attention.

Type of hydropower station, the conventional electricity zno arrester can guarantee the health test has been running, based on zno arrester degradation events and bombing analysis, zinc oxide, selection, lightning when problems should be paid attention to.

For the detection of performance, analyzed the MOA nonlinear characteristics, the MOA demonstrated the MOA and the damp valves can

reflect the changes of aging in resistance and three times of current harmonic, the resistance of current and three times as the peak of the harmonic changes can judge the quality performance index; the MOA And analyzed the - 2 -

current harmonic analysis of resistance, the basic principle of using the ICA to monitor the MOA simulation. Results show that this method can be used to monitor the MOA, judge its electrical properties.

Keywords: zinc oxide arresters, principle, the resistance of current and independent component analysis

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绪论

电力工业是国民经济的重要部门之一，它既为现代工业、现代农业、现代科学技术和现代国防提供必不可少的动力。电力系统是一个由众多发电、输电、变电、配电、用电设备连接而成的庞大系统，这些设备的可靠性及运行状况直接决定整个系统的稳定和安全，也决定着供电质量和供电可靠性。

电力系统中各种电气设备能否正常可靠安全运行，主要决定于设备的绝缘水平和作用于绝缘上的电压高低。电力系统在正常运行情况下，作用在电气设备上的电压为额定电压，但由于种种原因，电力系统中的某些部分的电压可能升高，而且有时会大大超过正常运行电压，这就有可能发生电气设备绝缘严重损坏的事故，会给广大用户造成长时间停电，从而给国民经济带来重大损失。由此可见，由于过电压引起的事故其危害性是很大

的，对整个电力系统的安全运行关系甚为密切。因此，做好过电压保护工作以防止事故的发生是电力工业部门日常反事故斗争的重要内容之一，任务十分艰巨。

过电压分为大气过电压和内部过电压。大气过电压是由雷电和雷击电力系统造成的；内部过电压是由电力系统内部的电磁能量转换引起的。过电压可分为工频过电压、操作过电压、谐振过电压和雷击过电压四类。对于过电压通常采用过电压保护器进行防范，目前使用较为普遍的是氧化锌避雷器。

过电压保护装置是电力系统过电压防护的最重要的设备，它的发展大致经历了保护间隙、排气式避雷器、碳化硅避雷器、无间隙氧化锌避雷器的过程。

避雷器是一种能吸收过电压能量、限制过电压幅值的保护设备。使用时将避雷器安装在被保护设备附近，与被保护设备并联。在正常情况避雷器不动作（仅流过微安级的泄漏电流）；当作用在避雷器上的电压达到避雷器的动作电压时，避雷器导通，通过大电流，吸收过电压能量，并将过电压限制在一定水平，以保护设备的绝缘。在释放过电压能量后，避雷器会自动恢复到不导通的正常工作状态。

氧化锌避雷器分为有间隙和无间隙两种，有间隙避雷器的基本元件是火花间隙和氧化锌非线性电阻片。这些元件串联叠装在密封的绝缘材料外套内。无间隙避雷器的基本元件则只有阀片，它的材料主要是氧化锌和其他金属氧化物。其分类方式主要从电压等级、标称放电电流、用途、外套材料分、结构性能等方面分类。

虽然避雷器对防止过电压有非常良好的效果，但在电力系统运行中，其自身也存在受潮、老化、污染等诸多问题，一旦避雷器因这些问题出现故障甚至爆炸，不但不能有效的防止过电压，甚至还影响系统的安全稳定运行。因此对避雷器的监控监测就十分必要了，实时掌控避雷器的运行情况，确保其稳定安全有效的运行。

本论文主要工作

1.研究电站型氧化锌避雷器的制造、选型及检测时应注意的问题；

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2.研究线路氧化锌避雷器的运行基本规律及应用中存在的问题；

3.研究氧化锌阀片功率损耗的特性及检测方法；

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第一章避雷器的发展现状

过电压保护装置是电力系统过电压防护的最重要的设备，它的发展大致经历了保护间隙、排气式避雷器、碳化硅避雷器、无间隙氧化锌避雷器的过程（如表1-1）。

表1-1 避雷器的发展过程

保护间隙包括普通棒形间隙、角间隙和管型限压装置等，普通棒形间隙、角间隙没有专门的灭弧装置，管型限压装置则带有产气式灭弧管。这类装置主要缺点有：

（1）动作时产生很陡的截波，对如电机和变压器等高压设备的纵绝缘造成严重危害。

（2）间隙放电的伏秒特性很陡，很难用来保护伏秒特性比较平坦的

设备绝缘。

排气型避雷器是依靠其内腔产生的高压气体来熄灭电弧的，避雷器动作时喷射出大量气体，因此称为排气型避雷器，这类避雷器的典型代表是管型避雷器（其原理如图1-1），其内间隙（又称灭

弧间隙）置于产气材料制成的灭弧管内，外间隙将管子与

电网隔开。雷电过电压使内外间隙放电，内间隙电弧高温

使产气材料产生气体，管内气压迅速增加，高压气体从喷

口喷出灭弧。主要用于变电所、发电厂的进线保护和线路

绝缘弱点的保护，但是由于排气型避雷器固有的结构特

点，它的火花间隙暴露在大气中，电气性能不够稳定，所

以这类避雷器使用得很少。

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碳化硅避雷器（如图1-2），其内部由火花间隙和

碳化硅制造的非线性电阻片组成，其基本工作元件是

叠装于密封瓷套内的火花间隙和碳化硅阀片（电压等

级高的避雷器产品具有多节瓷套），火花间隙的主要作

用是平时将阀片与带电导体隔离，在过电压时放电和

切断电源供给的续流，具有较好的保护特征(结构如图

1-3所示)。碳化硅雷器又经历了磁吹阀式避雷器和做

成复合式避雷器。前者以磁吹间隙提高了灭弧能力，

后者在雷电过电压下一部分碳化硅电阻被并联的间隙

短接而降低冲击残压。广泛应用于交、直流系统，保护发电、变电设

备的绝缘。但其也存在着一定的缺点：一是只有雷电最大幅值限压保护功能，而无雷电陡波保护功能，防雷保护功能不完全；二是没有连续雷电冲击保护能力；三是动作特性稳定性差可能遭受到暂态过电压危害；四是动作负载重使用寿命短等。同时它的保护性能不如金属氧化物避雷器，正逐步被取代。

氧化锌避雷器（MOA）是从20世纪70年代出现的新型避雷器，是阀型避雷器的第三代产品，它与阀式避雷器相比，氧化锌电阻片的非线性特征极其优异，而且通流能力增加了3倍左右，可以做成无间隙避雷器，无续流，故体积小、结构简单，降低电气设备所受到的过电压，运行维护方便，使用寿命也长，造价也低，具有更优越的性能。所以近年来，氧化锌避雷器以其的电气性能逐渐取代了其它类型的避雷器，成为电力系统的换代保护设备。

碳化硅避雷器与氧化锌避雷器的特性比较

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对于单个间隙而言当很大的雷电流流过非线性电阻时, 非线性电阻将呈现很大的电导率, 使避雷器上出现的残压Uo不致过高。当雷电流过去后, 加在阀片上的电压是系统电压Ux时, 非线性电阻的电导率突然下降而将工频续流限制到很小的数值。事实上阀型避雷器的间隙是由数个或数十个单间隙组成的一个电容链, 由于电极片对地和对高压端盖的部分电容的影响, 电压在各间隙上分布是不均匀的。严重的是这种不均匀非常的不稳定,它受瓷套表面情况影响很大, 使得避雷器的工频放电电压很不稳定。虽然可以通过在每个间隙或间隙组上并联一个分路电阻来解决, 但分路电阻中

将长期有电流流过(泄漏电流); 且经长期运行非线性并联电阻会逐渐老化, 表现为阻值增加, 电导电流下降, 影响避雷器性能。

氧化锌电阻片在击穿区域具有较好的非线性, 使得氧化锌避雷器在正常工作电压下电阻值很大, 泄漏电流很小; 在过电压情况下其电阻值又很小, 过电压能量释放即恢复到高阻值状态, 无工频续流, 所以无间隙氧化锌避雷器得到了广泛应用。图1-4所示为碳化硅及氧化锌避雷器伏安特新比较。

换

氧化锌避雷器对碳化硅避雷器的优势具体可以从以下几个方面体现：

(1)氧化锌避雷器保护特性优良：

碳化硅避雷器由间隙放电开始动作，因此对侵入冲击电压有放电延时现象，而氧化锌避雷器无间隙不会发生反应延时，能迅速抑制高电压，加上有良好的非线性电阻特性，即正常系统电压时电阻很大，当雷击或瞬时冲击电流时电阻变得很小，迅速将电流导入地中。

(2)氧化锌避雷器电能处理能力优良：

氧化锌避雷器对多重雷击或冲击波有充分处理能力，且氧化锌元件可并联连接使放电能力增大，而碳化硅避雷器因为有串联气隙而使得并联十分困难。

(3)氧化锌避雷器对污损性优良

氧化锌避雷器因无串联间隙，不存在绝缘子表面电位分布不均匀的情况，即使绝缘子表面污损时也仅有少量电流由套管表面与氧化锌元件间的杂散电容中流过，只是增加泄露电流而已，所以可提高耐污损性能；碳化

硅避雷器因外壳受污染而引起火花放电，因而减低了它的可靠性和缩短了使用寿命。

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(4)氧化锌避雷器不存在过电压通过而避雷器不动作的情况，而碳化硅避雷器，在过电压低于火花放电电压能通过，但避雷器不动作。

(5)氧化锌避雷器因串列无间隙，零件数较碳化硅避雷器少30％，构造简单、体积小、重量轻。- 9 -

第二章氧化锌避雷器结构及工作原理

2.1氧化锌避雷器的结构

从MOA内部结构来看，其由氧化锌电阻片（如图2-1）、绝缘支架、密封垫、压力释放装置等组成，内部一般充氮气或SF6气体。其内部结构如图2-2所示。

MOA根据电压等级由多节组成，110—35kv氧化锌是单节的（如图2-3所示），220kV氧化锌由两节组成（如图2-4），500kV氧化锌由三节组成，750kV氧化锌由四节组成。

2.2氧化锌避雷器工作原理

能释放雷电能量或兼能释放电力系统操作过电压能量，保护电力设备免受瞬时过电压危害，又能截断续流，不致引起系统接地短路的电器设备。避雷器通常接于带电导线与地之间，与被保护设

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备并联。

在正常运行情况下, MOA 内部电流主要是容性电流,其中晶界电容C

的大小在工程上可以视为恒定值,而非线性电阻R 随加在阀片上的电压大小的变化而变化。当作用于ZnO 阀片上的电压小于参考电压时, ZnO 阀片呈现很大的电阻, 相当于绝缘体,其值变化不大。当作用于ZnO 阀片上的电压幅值接近甚至是超过参考电压时, 其非线性电阻值减小很快, 阻性电流分量迅速增加, 因此它可以不用火花间隙来隔离工作电压与阀片。当作用在金属MOA 上的电压超过定值(起动电压) 时, 阀片“导通”,将大电流通过阀片泄入地中, 此时其残压不会超过被保护的耐压, 达到了保护目的。此后, 当作用电压降到定值(起动电压) 以下时, 阀片自动终止“导通”状态, 恢复高阻(可以看做绝缘) 状态。其内部阀片的等效电路如图2-5 所示。

由图2-5可知MOA由非线性电阻R和电容C并联组成。其中Ix为MOA 的总泄漏电流，IR为阻性电流，Ic为容性电流。在正常的系统电压下，流经避雷器的泄漏电流Ix很小，其中容性泄漏电流是由氧化锌电阻膜片间的极间电容、杂散电容及内部电容组成，一般为0．2～0．3mA，阻性分量IR所占比重很小，只占到全电流的5％～20％，一般为10～600uA 。MOA 电阻片伏安特性如图2-6所示。

根据作用在氧化锌非线性电阻上的电场强度的大小，可以将氧化锌非线性电阻的电流-电压特性分为三个区域：①预击穿区域；②击穿区域：③回升区域；这三个区域在电工技术和工程应用中相应被称为：①低电场区；

②中电场区：③高电场区。

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2.3氧化锌避雷器的分类

按额定电压值分类，可分为三类：高压类、中压类、低压类。高压类指66kV及以上等级，大致可划分为750kV、500kV、330kV、220kV（如图2-4）、110kV、66kV六个电压等级；中压类指3kV-66kV等级，大致可划分为3kV，6kV、lOkV、20kV、35kV四个电压等级；低压类指3kV以下，大致可划分为1kV、0.5kV、0.38kV、0.22kV四个电压等级。

按标称放电电流分类可划分为20kA、10kA、5kA、2.5kA、1.5kA。

按用途分类可划分为系统用线路型，系统用电站型、系统用配电型、并联电容器组保护型、电- 11 -

气化铁道型、电动机及电动机中性点性、变压器中性点型。

按外套分类可分为两大类：瓷外套型、复合外套型。

按结构性能分类可分为两大类：有间隙型和无间隙型，有间隙氧化锌避雷器又分为带串联间隙、并联间隙两类，有间隙型主要用在一定的特殊场合，如变压器中性点绝缘运行系统中，存在着一些十分苛刻的操作过电压动作负载，从而采用有间隙MOA，有间隙MOA的结构与无间隙MOA 类似，只增加了串联间隙。无间隙型结构简单、紧凑，具有优良的电气特征，因而这类避雷器在MOA发展过程中始终占有主流的地位。

氧化锌避雷器产品型号说明：

依据JB/T 8459-2006《避雷器产品型号编制方法》，金属氧化物避雷器产品型号说明如下：

产品型式：Y—表示陶瓷式金属氧化物避雷器；YH(HY)—表示复合外套金属氧化物避雷器。结构特征：W—表示无间隙；C—表示串联间隙；B —表示有并联间隙。

使用场合：S—表示配电型；Z—表示电站型；R—表示并联补偿电容器用；D—表示电机用；T—表示电气化铁道用。

附加特性：W—表示防污型；G—表示高原型；TH—表示湿热带地区用。

例如：Y5WZ-12.7/45,其为陶瓷式金属氧化物避雷器，标称放电电流为5kA，为无间隙的电站型，避雷器额定电压为12.7kV，标称放电电流下残压为45kV。

2.4氧化锌避雷器在电力系统中的应用

氧化锌避雷器在电力系统中的应用主要是以氧化锌阀片组装成限压

器的形式来实现的。目前氧化锌避雷器已成为电力系统中性能最好和发展最快的过电压保护装置，其主要作用是吸收雷电过电压、操作过电压等的冲击能量，防止过电压进入变电站及用户而损坏电力设备及用电设备，具体来说可以列出以下几个方面：

1、配电系统的过电压防护；

2、敞开式和GIS变电站的过电压防护【2－４】；

如在1985年，有批量的110kV系统用的高原系列金属氧化物避雷器，投入世界上海拔最高的拉萨和羊八井(4300m)变电站运行，同年还有l10kV 系统GIS用金属氧化物避雷器投入攀钢变电站运行。

3、并联和串联补偿电容器的保护；

4、发电机的过电压保护；

5、限制电动机投切产生的操作过电压【5】；

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6、限制中性点未直接接地的变压器中性点的过电压；

7、线路载波通讯用阻波器的保护【6】；

8、输电线路防雷；

国内第一台220kV线路避雷器于1986年用于镇江大跨距过江铁塔，瓷套型，始装于铁塔的一个平台上；1997年第一台500kV线路金属氧化物避雷器挂网运行。

9、深度控制输电线路操作过电压水平【7-8】；

10、直流输电系统换流站的过电压保护【9】；

11、大型发电机转子回路灭磁过程中的过电压保护和能量吸收；

12、超高压直流断路器开断时系统中的能量吸收【10-11】；

氧化锌避雷器在电力系统实际应用中，应根据氧化锌避雷器的安装环境及保护要求正确选择氧化锌避雷器各项参数,使之具有: (1) 完全的防雷功能,即对雷电陡波和雷电幅值同样有限压保护作用; (2) 防雷保护作用不会造成电力网接地故障或相间短路故障; (3) 防雷

保护作用不应有短路电流或工频续流等工频能源浪费; (4) 动作特性应具有长期运行稳定性,免受暂态过电压危害; (5) 应具有连续雷电冲击保护能力; (6) 应具有20 年以上使用寿命; (7) 最好能附带脱离器监察运行工况,当其失效时自动退出运行。

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第三章电站型氧化锌避雷器应用与分析

3.1概述

变电所是电力系统中的枢纽，是多条线路的交汇点，如果变电所遭受

雷击事故，将会严重影响人们的生产生活，因此变电所的预防雷击事故就显得非常重要。

一般变电所遭受雷害可能来自两个方面：雷电直击于变电所和雷电击于线路。沿线路向变电所入侵的雷电波。由于线路落雷频繁，所以沿线路入侵的雷电波是变电所遭受雷害的主要原因，主要保护措施是装设氧化锌避雷器以限制入侵雷电波的幅值，使设备上的过电压不超过其冲击耐压值。

氧化锌避雷器是发电厂、变电所及输电线路用来保护电力系统中各种电气设备免受过电压损坏的电气产品。具有良好的避雷效果，避雷器并接在被保护设备附近, 使设备免遭由于过电压引起的绝缘击穿损坏事故, 如果避雷器劣化，存在故障或缺陷, 不仅起不到保护作用, 严重时还会影响其它设备的运行,甚至酿成事故。由于氧化锌避雷器安装在室外，容易受潮，并且长期处在工作电压下．如果其泄漏电流中的阻性电流分量增加，会引起非线性电阻片(阀片)发热而使其性能变坏，发热严重时会发生避雷器爆炸事故。

因此，对MOA的正确选型，加强对氧化锌避雷器在电站应用中的检测、监测以及对经常出现故障的分析研究是十分必要的。

电站型氧化锌避雷器可分为：瓷外套氧化锌避雷器、复合外套氧化锌避雷器、GIS罐式氧化锌避雷器。

(1)瓷外套氧化锌避雷器（如图3-1），瓷外套氧化锌避雷器是目前应用的一种形式。瓷外套氧化锌避雷器的外套与阀芯间有空隙，空隙中一般充有一定压力的氮气。瓷外套氧化锌避雷器主要是330kV及以上电压等级所

使用的避雷器，避雷器芯体由于对地杂散电容的影响，其上电位分布极不均匀，从而使避雷器上部的电阻片要承担过高的电压，加快了电阻片的劣化，进而导致避雷器损坏。为了解决这个问题，第一，提高电阻片的荷电率；第二，减少对地杂散电容的影响，使电位分布尽

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量均匀。

随着技术的发展，厂家制造时采用了均压环来补偿杂散电容的影响，这种结构可以将500kV避雷器的电压分布不均匀率控制在15%以内【12】，此结构优点是：第一，可以使陶瓷的直径减小，从而减轻了避雷器的质量；第二，减少了近60%的零件，使结构简化，可靠性得到提高；第三，电阻片上的电位分布没有突变，电阻片的寿命得以保证。

(2)复合外套氧化锌避雷器（如图3-2），复合外套氧化锌避雷器是用复合材料硅橡胶做外套，并选用高性能的氧化锌氧化锌避雷器运行状况研究电阻片，用先进的工艺方法装配而成，具有硅橡胶绝缘材料和氧化锌电阻片的双重优点。复合外套氧化锌避雷器与瓷外套氧化锌避雷器相比，具有体积小、重量轻、防爆和密封性好、爬距大、耐污秽、制造工艺简单、结构紧凑等一系列优点，因而颇受用户欢迎。

(3)GIS罐式避雷器（如图3-3），氧化锌避雷器外套的作用：一是提供可靠的密封，使电阻片不因受潮而使其迅速劣化，影响MOA的寿命；二是起外绝缘作用，提供一定的爬电距离和耐受污秽的作用。其组成结构如图3-4所示。

3.2氧化锌避雷器常见故障分析

金属氧化物避雷器运行中常见故障有：避雷器内部受潮；避雷器运行中发生爆炸等。一起氧化锌避雷器劣化事例[13] 2007年10月，巴彦淖尔电业局对五原110kV变电站913线路避雷器进行试验。该线路所用的避雷器是1999-12 由河南南阳避雷器厂生产的复合瓷外套氧化锌避雷器，型Y5WZ-17/45。

1、劣化检测

（1）预防性试验

对该避雷器进行预防性试验发现：A、B相绝缘电阻为5000 MΩ,C相绝缘电阻为1500 MΩ，试验规程要求大于1000 MΩ，三相绝缘电阻都合格；C相直流1 mA 参考电压为15 kV，而按试验规程要求应大于24 kV；C 相在75%直流1 mA参考电压下的泄漏电流为340 mA，试验规程要求小于50 mA。

（2）外形检查

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通过外观检查，外套没有破碎也无裂纹，但是避雷器导电杆引出处有雨水渗入的痕迹，且上部有一缝隙，该缝隙也有雨水流入的痕迹，说明该氧化锌避雷器已受潮，受潮解体后的避雷器的照片如图3-5所示。通过现场解剖分析发现，该避雷器由5块圆形氧化锌片组成，上下两端各有一个弹簧压紧氧化锌片，导电杆处的密封圈已老化，最上面的一块氧化锌片已经变白。

（3）绝缘电阻测量

用2500 V兆欧表对第一块氧化锌片进行绝缘电阻测量，绝缘电阻为

10 MΩ，而正常值应高于100 MΩ。测得其他各片绝缘电阻分别为70 MΩ、100 MΩ、120 MΩ和200 MΩ。

（4）直流泄漏试验

对第一块氧化锌片进行直流泄漏试验，直流电压加至5 kV 时泄漏电流已达2 mA，正常氧化锌片在5 kV 直流电压时的泄漏电流应低于200μA，可见氧化锌片的特性发生了变化。

2、劣化原因分析

(1)靠近避雷器的墙面上有明显的雨水冲刷的痕迹，由此可知，避雷器受潮是由于雨水进入避雷器内部，氧化锌片长时间被雨水浸泡所致。

(2)目前掌握的有关避雷器事故情况统计表明，受潮缺陷是造成避雷器异常和发生事故的主要原因，而受潮主要是密封系统密封不良引起的。

3、预防措施

（1）严守进货关

避雷器安装之前，不仅要通过试验检验是否合格，还要查看避雷器表面是否有裂纹、密封是否完好、所用材料是否老化、是否适应安装地点的实际情况，以确保避雷器在寿命周期内稳定运行。

（2）合理维护

选择的安装地点尽量避免雨水侵蚀，必要时采取防雨措施，同时防止粉尘污染；定期清扫并涂刷防污闪硅油；选用防污瓷套型的氧化锌避雷器。

（3）采取有效的检测方法

避雷器带电时，通过在线监测装置(如图3-6)或采用红外测温的方法可

及时发现避雷器存在的隐患。当阻性电流明显增大或避雷器的温度明显偏高时，应采取可靠的措施进行处理。

（4）根据环境状况重点监测

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相同的避雷器在不同的环境下，寿命是不相同的，应根据环境状况对各变电站区分等级，以便采取相应的检测手段；对于雨水较多、污染严重的地区以及谐波污染较强的地方应加强监测力度。

（5）技术管理

加强对氧化锌避雷器的技术管理工作，对在网上运行的每一只氧化锌避雷器建立技术档案，将出厂报告、定期测试报告及在线监测仪的运行记录均存入技术档案，直至该避雷器退出运行。

一起氧化锌避雷器爆炸事例[14]

2002年9月城区某110 kV 变电站10 kV #15线路停电检修,晚8时左右检修完毕恢复送电,在#15开关的合闸瞬间,柜内氧化锌避雷器(MOA)爆炸。

1、氧化锌避雷器爆炸原因分析

（1）该站10 kV 中性点经消弧线圈接地,该MOA 的型号为Y5WZ - 12. 7/ 45 ,其U r = 12. 7 kV , Uc = 6.6 kV 。

为了提高供电可靠性,中性点不直接接地系统在单相接地时允许持续运行2h ,因此10 kV MOA选型应考虑单相接地的情况。《交流无间隙氧化锌避雷器》( GB11032 - 89) 中定义: MOA 的额定电压U R为“施加到避雷器端子间最大允许的工频电压有效值”,MOA 的持续运行电压U C为“在运

行中允许持久地施加在避雷器端子上的工频电压有效值”。依据GB11032 - 89 的定义,系统单相接地时持续地施加在MOA 上的应该是系统最高线电压U m ,MOA 的额定电压U R应等于或高于暂态过电压。因此在《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》( KL/ T620 - 1997) 中补充规定:在中性点不直接接地系统中,选择无间隙氧化锌避雷器时,其额定电压应满足1.25 U m ,持续运行电压满足U m的要求。

因此，显然该站所选择的MOA的U R 、U C值选择偏低，由于MOA 的U C选择偏低,无间隙的隔离作用,长时间地承受工频电压的波动,特别是在系统单相接地时要承受线电压,加速了氧化锌电阻片的老化。由于MOA 的Ur选择偏低,其起始动作电压(可近似地把1 mA 参考电压当作起始动作电压) 也必然偏低,会低于某些暂态过电压最大有效值,暂态过电压的持续时间较长,造成MOA 反复动作可能导致热崩溃。

（2）该MOA 采用的是瓷绝缘外套,已运行数年,事后观察同期投运的其它柜内MOA ,发现瓷外套上已形成严重的污秽,这与安装在开关柜内无法停电而不能及时清扫有关。污秽易引起污闪,降低了瓷套的绝缘性能。另外瓷绝缘外套的缺点是,其密封胶圈会随着时间的推移而失效,该开关柜不具备加热除湿功能,柜内的潮气或水分易侵入MOA 内部,导致电阻片的泄漏电流增大,加速了电阻片的老化。

（3）# 15 线路为电缆与架空混合线路,电缆线路占大半。由于电缆的容抗比较大,在合闸初瞬间的暂态过程中,电源电压对线路的电感、电容充电,在回路中将发生高频振荡过程,形成暂态过电压。由于选型不合理、表面污秽严重,该MOA 承受暂态过电压的能力已经很差,振荡积累的能量最