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摘要：本文对某蓄能电站氧化锌避雷器由于选型错误被击穿的事故进行了描述，并对事故原因进行了分析，同时，提出氧化锌避雷器选择原则和注意事项。
关键词：氧化锌避雷器；选型
Abstract：This paper describes an accident that a zinc oxide arrester is breakdown in a pumped storage power stationis because of the selection of the error，and the cause of the accident were analyzed.Meanwhile，the author put forward zinc oxide arrester selection principle and matters needing attention
Keywords：zinc oxide arrester selection
0前言
避雷器是电力系统中重要的电力设备之一，其类型主要有保护间隙、阀式避雷器和氧化锌避雷器。目前，在电力系统中应用较多的是氧化锌避雷器，与传统的阀式避雷器相比，氧化锌避雷器的电阻阀片具有优异的非线性伏安特性，在工作电压下电阻值很高，流过避雷器的电流很小，而当遭受过电压时，电阻值很小，残压也很低，避雷器处于导通状态，能迅速释放过电压能量，能有效保护电气设备。但是，要充分发挥避雷器的保护可靠性，就必须根据被保护设备的具体情况，来选择相应的避雷器，如若选择不当，不但不能发挥其应有的作用，甚至会发生事故。
1选型错误造成避雷器击穿事故
1.1 事故经过
某蓄能电站装有3台发电机电动机，机组额定电压为13.8kV，中性点经高阻接地。3台机组与3台主变压器采用单元接线，机组与主变压器之间设置有真空断路器。而且电站设置了1套变频启动装置供3台机组电动工况启动之用。为了抑制真空断路器的操作过电压，保护机组，3台机组真空开关柜内均安装了金属氧化锌避雷器，其型号为HY5WS-17/50
某日02时04分，电站1号机组经变频器启动抽水，02时08分，1号主变低压侧C相电压降低，变频器故障动作跳开输入开关，接着1号机组低压过流保护动作，1号机组抽水启动失败。工作人员立即停机检查，发现 1号机启动母线C相避雷器被击穿，C相单相接地，同时导致与启动母线连接的05、06、07号开关柜内的避雷器均有不同程度损坏。
1.2 原因分析
故障发生前，机组在正常的抽水启动过程中，未进行其他操作，天气状况良好，通过事后的故障录波显示，也未发生雷击和其他过电压现象。因此，发生避雷器击穿，引起单相接地应该是避雷器自身故障引起的。发生C相避雷器击穿单相接地后，A、B相的电压立即上升，造成与启动母线相连的05、06、07号开关柜内的避雷器均发生了损坏。
经过检查发现，避雷器的选型存在问题。避雷器持续运行电压是允许持久地施加在避雷器端子间的工频电压有效值，对于无间隙避雷器，运行电压直接作用在避雷器的电阻片上，会引起电阻片的劣化，因此，为了保证一定的使用寿命，长期作用在避雷器上的电压不得超过避雷器的持续运行电压，以免引起电阻片的过热和热崩溃。按照避雷器的选择原则，在中性点非直接接地系统中，若单相接地故障在10s以上才切除的，避雷器持续运行电压应不小于系统线电压Um。该电站发电机中性点经高阻接地，发电机额定电压为13.8kV，因此，选择避雷器的持续运行电压应不小于13.8kV。然而，该电站选择的避雷器型号为HY5WS-17/50，此型号避雷器是配电用避雷器，不是发电机专用避雷器，其持续运行电压只有13.6kV，低于发电机额定电压，不满足避雷器长期稳定运行要求。因此，该电站发电机避雷器在发生单相接地后大面积损坏，与避雷器持续运行电压选择过低有直接关系。
2 选型注意事项
2.1类型的选择
氧化锌避雷器选型时应根据被保护设备的对象确定避雷器的类型，保护对象不同，避雷器的型号也不同。还以上面电站为例，按照发电机避雷器序列选择，额定电压为13.8kV的发电机应选择型号为YH5WD-17.5/40的避雷器，而该电站选择的避雷器型号为HY5WS-17/50，为配电用避雷器，两种避雷器主要参数见表：
该电站机组已运行20年以上，按照相关规程规定，发电机工频试验电压为1.3~1.5Un=17.9kV~20.7kV，一般发电机绕组的冲击系数为1.25，那么发电机绕组的冲击绝缘水平为1.25*（17.9kV~20.7kV）*√2=32.2~37.25kV。若发电机出口安装配电避雷器、当发电机遭受过电压时，避雷器动作，将过电压限制在不大于50kV残压下，比发电机绝缘冲击电压高了近13kV，50kV的避雷器残压突然加在发电机绝缘上，可能会造成发电机绝缘击穿。而发电机专用避雷器残压只有35.6kV，比发电机绝缘冲击电压低，这样发电机绝缘将相对安全得多。
2.2额定电压的选择
避雷器额定电压是施加到避雷器端子间的最大允许工频电压有效值，型号为YH5WD-17.5/40的避雷器，其额定电压为17.5kV，表示当过电压有效值达到17.5kV，避雷器就会开始工作。
在相同的系统标称电压下，避雷器的额定电压选得越高，在运行中通过避雷器的漏电流越小，对减轻避雷器的劣化有利，可以提高运行的可靠性。但另一方面，避雷器的额定电压高了，残压也相应增高了，在同样的绝缘水平下，保护裕度会降低，这两方面是矛盾的。因此，在选择避雷器额定电压时，要充分考虑被保护设备的绝缘水平。
2.3持续运行电压Uc的选择
氧化锌避雷器持续运行电压是指长期作用在避雷器上的最高工频电压的有效值，在选择避雷器持续运行电压时，要考虑系统的中性点接地方式。在中性点直接接地系统中，接在相对地的无间隙避雷器，其持续运行电压应不低于系统的最高工作相电压。在中性点非直接接地系统中，如果单相接地故障在10s及以内切除，无间隙避雷器其持续运行电压应不低于系统的最高工作相电压。如果单相接地故障在10s以上切除，其持续运行电压应一般不低于系统的最高工作线电压。
2.4标称放电电流的选择
标称放电电流是用来划分避雷器等级的波形8/20 μs的雷电冲击电流峰值，型号为YH5WD-17.5/40的避雷器中5表示标称放电电流为5kA。无间隙氧化锌避雷器标称放电电流按远方雷电侵入波的概率统计及变电站的重要性，一般可按表2选择。
3 总结
在选择避雷器时，应根据被保护设备的特点，选择相应类型的专用避雷器，同时结合被保护设备的绝缘水平，选择与之匹配的避雷器。无论是阀式避雷器还是无间隙氧化锌避雷器，其作用都是限制过电压，使之低于一定幅值，保证设备安全运行。所以，被保护设备的安全是选择避雷器的第一原则。
参考文献：
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[2] 舒廉甫，石凤翔，王华军.三峡电站发电机保护用避雷器研制.人民长江，2009，40（2）：71-72
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作者简介：
汪波涛，1980年 男，硕士，工程师，主要从事水电站电气一次设备技术工作。
论文作者:汪波涛1,兰柏2,陈瑞3
论文发表刊物:《电力设备》第03期供稿
论文发表时间:2015/11/2
标签：避雷器论文; 电压论文; 发电机论文; 过电压论文; 氧化锌论文; 电站论文; 机组论文; 《电力设备》第03期供稿论文;