我國氧化鋅避雷器的研制已有數十年,但大規模量產、運用氧化鋅避雷器,則是1985年今后的事。最初一方面是原水電部大量進口原裝氧化鋅避雷器,另一方面制作廠也進口元器件組裝產品。這些產品很快地占據了國內部分市場,尤其是在高壓、超高壓電網及新投入的變電站中,幾乎均選用了氧化鋅避雷器。現在,我國氧化鋅避雷器的出產已具有一定規模,并基本上實現了全國產化,制作水平已達到了70時代末80時代初的世界水平,產量也能滿意國內市場的需要。
但是各廠的制作水平高低不齊,第一類是引入了氧化鋅避雷器制作技術和設備的廠家。掌握了較先進的工藝和現代化設備,有能力大規劃產出高水平、高電壓等級的避雷器。總計可出產標準型閥片29萬片,折合出產標準型110kv級產品9000臺左右,基本上滿意國內110kV以上高壓氧化鋅避雷器的要求。這些廠家現在仍然是我國避雷器出產的主導力量。
自行發展具有較現代化制作設備的廠家這類廠家初具出產規劃,掌握一定的先進工藝設備,雖未引入國外制造工藝,但基本上已經走上了先進工藝的道路,如:噴霧造粒、地道爐燒成,可認為初步具有出產110kv以下高壓氧化鋅避雷器、批量出產中低壓氧化鋅避雷器的才能。這類廠家的產品水平,取決于自身技術隊伍及工人的本質。選用振蘑工藝、實驗室手藝作坊式出產廠家這類廠家處于小規劃出產位置,利用氧化鋅避雷器領域的第一代設備(振磨機、人工混料、手藝造粒、箱式電爐燒成)進行出產。由于工藝滯后,出產效率低,水平有限。雖然也能制作一些高水平產品,但從微觀上看,產品質量距離性大。然而這類工廠雖然設備簡陋,但從產品設計上有所突破,彌補了閥片水平的不足,近年也出產出水平較好的、受電力部門歡迎的中低壓避雷器。如,近年誕生的帶串聯間隙氧化鋅避雷器就是一個例子。兩廠一所引入了國外技術,客觀上推動了職業領域的提升。選用先進的工藝道路,不只可以大規劃工業化出產,還可保證質量。這些工藝流程,是當今氧化鋅避雷器工藝發展的主流,應當盡快推廣運用。
運轉情況和事故原因
因為近幾年氧化鋅避雷器投入大面積的運轉,收到了明顯的效果。例如提高了系統的絕緣水平,尤其是50kv體系,其基準絕緣水平由碳化硅避雷器時代的1550kv降至1425kV。但是,某些廠家出產的產品質量差,運轉中事端率太高,給運用部門帶來一些麻煩和不必要的經濟損失。這次兩部聯合調查組歷時五個多月,對華東、西北、西南、東北、北京、中南等區域的首要制作和運轉廠家進行了深入的調查。據調查組造訪搜集的資料計算(截止1988年3月),我國出產110kV及以上電壓等級氧化鋅避雷器共計2549臺,其間110kV1729臺,220kV722臺,330kV69臺。電力部門還自行引入購買一些產品。截止1987年底,共產生事故16項,其間國產氧化鋅避雷器12項,進口原裝4項。有關110kv及以上氧化鋅避雷器的出產和運轉事端計算見表
注:()內為未投入運行的臺數由表1看出,110KV以上電壓等級氧化鋅避雷器的事故率還是偏高的。如按110kv以上電壓等級氧化鋅避雷器總產量的50%、投運一年計算,其事故率大約為1年1項/百臺左右。如再計入運行中不合格的淘汰率、返修率,其事故率還需加大3倍。但是,作為一種換代的新產品,運行初期的這一故障率可以理解。另外,籠統看來事故率偏高,而對各具體廠家來說,產品質量的差異,引起事故率的差異也不盡相同。有的廠家直到調查組到達為止,還未發現任何避雷器出現事故,也未看到水電部任何部門的事故通報及信息。從表1中看出,某廠家共生產氧化鋅避雷器1000多臺,而僅損壞2臺(2臺中還有一起是由于操作方式不當引起的。所以,這些廠家的產品,理所當然會得到電力部門使用者的信賴。相反,某些工廠生產的氧化鋅避雷器,其事故率很高。有些工廠誤認為,把氧化鋅閥片往瓷套中一塞就是產品,根本沒有完善健全的工藝控制及必要的安裝條件,致使避雷器頻繁爆炸,從而被使用部門拒絕使用。從調查組收集到一些廠家的事故報告及事故現場殘骸的分析看出,16起氧化鋅避雷器運行事故中,14起是由進口閥片組裝的產品和進口的原裝產品,而且大多數事故發生在無雷擊無操作的工況下。在成都地區,有一相避雷器投運后僅帶電30分鐘就發生了事故,另外有六臺產品運行不足三個月也發生了事故。經分析,這些事故避雷器所用閥片都是進口的閥片,甚至產品芯體零部件及防爆裝置都是進口的。相對而言,水平暫時遜色的國產閥片及國產零部件組裝的全國產化氧化鋅避雷器,幾乎很少發生事故(個別小廠除外)。氧化鋅避雷器發生事故的具體原因有如下幾種:
1.產品受潮產品受潮有兩個途徑:一是氧化鋅進雷器密封不良或漏氣,帶進潮氣或水分抓二是氧化鋅避雷器密封良好,卻由安裝過程中元件或環境中帶入水分。兩種途徑產生相同的結果。從事故產品的殘骸看出,氧化鋅閥片沒有通流痕跡,閥片兩端噴鋁面沒有發現大電流通過后的放電斑痕。而在瓷套內壁或閥片側面卻有明顯的閃絡痕跡,在金屬附件上有銹斑或鋅白,這就是產品受潮的證明。從本次調查中,我們發現導致事故的某些原因是極易克服和避免的,但卻沒有引起高度重視。例如,某廠曾將多臺運行不足三個月的產品進行現場帶電檢測,發現產品的泄漏電流嚴重增大,不得不將其運回工廠返修。經解體發現產品內部受潮,而把芯體(閥片、絕緣桿件等)進行烘干處理后,閥片的參數及絕緣件性能又恢復如初。
2.運行部門操作不當北京地區房山變電站及唐山變電站發生的兩起事故,是在變壓器與系統分開、中性點不接地的工況下,沒有合中性點臨時接地開關,因操作致使氧化鋅避雷器損壞的。無間隙氧化鋅避雷器的工頻過電壓耐受能力有限,加之選用避雷器偏低,因此在過電壓作用下連續動作,最終發生熱崩潰而損壞。除了上述四點原因外,還有一些至今尚未完全暴露,而值得與制造廠及使用者商榷的問題:
3.芯體用拉桿的結構、材質、耐壓不合要求從事故產品解體分析發現,由于進口閥片電位梯度高,使芯體有效高度比瓷套高度短40mm左右,而某廠卻采用一段金屬管集中短路,這就使瓷套內腔的有效爬電距離僅有50~60omm。在這樣短的絕緣距離下,設計者偏偏又選用了工藝質量差、有氣孔的ABS工程塑料作拉桿,加上拉桿材料使用前又未作耐壓試驗。種種因素聚合,使其在運行中,僅因拉桿擊穿,引起內閃就發生多起事故。前述成都地區投運30分鐘發生的一起事故,分析是拉桿閃絡引起的。
4.芯體散架使用三根拉桿固定閥片,當芯體上的壓力彈簧壓縮量不夠理想時,在運輸或受機械振動后,閥片則容易自行掉出拉桿,使芯體“散架”。相反,若采用四根拉桿,空檔的弦長可縮短23%,閥片就不容易自動掉出了。