避雷器的故障特点

8.1　避雷器的故障特点

传统的避雷器是由放电间隙和碳化硅阀片电阻构成的。20世纪70年代至80年代，一种新型的、无间隙的以氧化锌为阀片原料的氧化锌避雷器问世。它具有优越的保护性能，如无续流、动作负载轻、耐重复动作能力强、通流容量大等；并且性能稳定、抗老化能力强、能适应严重污染和高海拔地区以及GIS等多种特殊需要；其成本低，适于大批量生产。氧化锌避雷器已广泛应用于变电站、GIS等各个领域，已经逐渐取代了传统的带间隙的避雷器成为全球避雷器发展的主要方向。本章主要讨论氧化锌避雷器的在线监测和诊断。

氧化锌电阻片具有极为优越的非线性特性。在正常工作电压下其电阻很高，因此可以不用串联火花间隙来隔离工作电压；而在过电压作用下，电阻片电阻很小，残压很低。

正常工作电压下，流过氧化锌电阻片的电流仅为微安级，但是由于阀片（电阻片）长期承受工频电压作用而产生劣化，使电阻特性发生变化，导致流过阀片的泄漏电流变大。另外，由于避雷器结构不良、密封不严使内部构件和阀片受潮，也会导致运行中避雷器泄漏电流的增大。电流中阻性分量的急剧增加，会使阀片温度上升而发生热崩溃，甚至引起避雷器的爆炸事故。

避雷器是由多个阀片电阻串联而成，由于避雷器对地杂散电容的影响，会使串接的电阻片上电压分布不均，使靠近高压端的电阻片承受较高的电压。若不采取均压措施，会加速这些电阻片的老化而失效，进而使其他电阻片上电压增高。如此恶性循环，将使整台避雷器损坏，缩短预期寿命。另外，由于其他因素引起电阻片劣化也使电压分布发生变化。因此，监测避雷器的电压分布也是诊断手段之一。一般采取光电测量法在工作电压下监测电阻片上的电压，利用电压传感器直接测量其电压。

因为只能监测每节避雷器的电压分布（如220kV及以上电压等级的避雷器往往是由多节低压避雷器串联组成），实际使用时这种检测方法的作用有限，故国内目前还没有实际应用。

电力部门诊断其绝缘状况时，普遍采用监测氧化锌避雷器的阻性电流。由于氧化锌阀片具有很大的相对介电常数（ε_r＝1　000～2　000），因此，在正常工作电压下流过阀片的主要是容性电流。如何从容性电流为主的总电流中分离出微弱的阻性电流是氧化锌避雷器在线监测要解决的关键问题。