避雷器的電氣參數(shù)

1、避雷器的電氣參數(shù) 2007-1-7 16:51:00 | By: 35dtb 1. 系統(tǒng)額定電壓 （有效值）（ kV ）：與電力系統(tǒng)標(biāo)稱電壓相對應(yīng)。2. 避雷器額定電壓 （有效值）（ kV）（滅弧電壓 ）：保證避雷器能滅 弧的最高工頻電壓允許值。3. 工頻放電電壓 （有效值） （ kV）：避雷器在工頻電壓下將放電的電 壓值。由于火花間隙擊穿的分散性，它有一個(gè)上限值和下限值。 工頻放電電壓不能低于下限值， 以避免在能量大的過電壓下動作， 使 避雷器損壞或爆炸。工頻放電電壓也不能高于上限值， 因在一定的結(jié)構(gòu)下工頻放電電壓和 沖擊放電電壓有一定的影響關(guān)系， 工頻放電電壓高了將使沖擊放電電 壓提高，影

2、響保護(hù)效果。4. 沖擊放電電壓 ：在沖擊電壓作用下避雷器發(fā)生放電的電壓值（幅 值）。5. 殘壓 ：當(dāng)波形為 8/20 s，5kA 或 10kA 的沖擊電流流過避雷器時(shí) 避雷器兩端的電壓降， 以幅值表示。 此殘壓為避雷器雷電放電時(shí)加于 并接的被保護(hù)設(shè)備上的電壓，當(dāng)然低一點(diǎn)好。6. 避雷器持續(xù)運(yùn)行電壓 ：加于避雷器兩端允許持續(xù)運(yùn)行的工頻電壓有 效值。7. 避雷器的直流參考電壓 U1mA ：使恒定的 1mA 電流流過避雷器時(shí)施 加于避雷器兩端的電壓。避雷器額定電壓是施加到避雷器端子間的最大允許工頻電壓有效值， 按照此電壓 設(shè)計(jì)的避雷器，能在所規(guī)定的動作負(fù)載試驗(yàn)中確定的暫時(shí)過電壓下正確地工作。 它是表

3、明避雷器運(yùn)行特征的一個(gè)重要參數(shù)，但它不等于系統(tǒng)標(biāo)稱電壓。 由于電力系統(tǒng)的標(biāo)稱電壓使該系統(tǒng)相間電壓的標(biāo)幺值， 而避雷器一般安裝在相對 地之間，正常工作時(shí)承受的是相電壓和暫時(shí)過電壓， 并且避雷器有它本身的特點(diǎn)， 因此其額定電壓與電力系統(tǒng)的標(biāo)稱電壓以及其他電器的額定電壓有不同意義。 按照國際電工委員會( IEC99-4 )及 GB11032 對無間隙金屬氧化物避雷器的規(guī) 定，避雷器在 60 度的溫度下，注入標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的能量后，必須能耐受相當(dāng)于額定 電壓數(shù)值的暫時(shí)過電壓至少 1s 。避雷器額定電壓建議值： 非直接接地系統(tǒng)及小阻抗接地系統(tǒng)： 1s 及以切除故障， 10kV 選用 13kV 避雷器1s 以上

4、切除故障， 10kV 選用 17kV 避雷器 直接接地系統(tǒng)： 110kV 選用 102kV 避雷器并聯(lián)電容器裝置保護(hù)用氧化鋅避雷器的選型問題唐耀勝電力電容器總廠， 541004）摘 要 ：從我國電力系統(tǒng)實(shí)際情況出發(fā)，結(jié)合避雷器選型的歷史回顧和新版本的避雷器 國家標(biāo)準(zhǔn)，提出了使電力系統(tǒng)安全、 可靠運(yùn)行的并聯(lián)電容器裝置用氧化鋅避雷器的選型方法， 對變電站中并聯(lián)電容器裝置的設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值。關(guān)鍵詞 ：氧化鋅避雷器；額定電壓；持續(xù)運(yùn)行電壓；并聯(lián)電容器裝置1 以往只考慮操作過電壓和雷電過電壓水平的避雷器選型及弊端 國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，系統(tǒng)供電端電壓應(yīng)略高于系統(tǒng)的標(biāo)稱電壓（或額定電壓） Un 的 K 倍，

5、即 KUmUn（Um是系統(tǒng)最高電壓）。電氣設(shè)備的絕緣應(yīng)能在 Un 下長期 運(yùn)行。 220kV及以下系統(tǒng)的 K為 115，330kV及以下系統(tǒng)的 K11。避雷器設(shè) 計(jì)的初期也遵守上述原則。氧化鋅避雷器之前是 SiC 避雷器。 10kV及以下 SiC 避雷器的滅弧電壓設(shè) 計(jì)是定在系統(tǒng)最高運(yùn)行電壓的 11 倍；35kVSiC避雷器的滅弧電壓等于系統(tǒng)最 高電壓；110kV及以上 SiC 避雷器的滅弧電壓為系統(tǒng)最高電壓的 80。對應(yīng)以上 的倍數(shù)分別有 110避雷器、 100避雷器和 80避雷器。我國使用氧化鋅避雷器初期， 其額定電壓是以 SiC 避雷器的滅弧電壓為參考 作設(shè)計(jì)的。早期的 6kV、10kV

6、和 35kV避雷器均遵守上述原則，如：Y5WR 7626、Y5WR12745、Y5WR41130。而最大長期工頻工作電壓為系統(tǒng)最高 相電壓，如 Y5WR12745 為：2 保證在單相接地過電壓下運(yùn)行且電力系統(tǒng)安全情況下的避雷器選型及必要性從安全運(yùn)行角度，避雷器的額定電壓的選擇還應(yīng)遵守如下原則： 氧化鋅避雷器的額定電壓， 應(yīng)該使它高于其在安裝處可能出現(xiàn)的工頻暫態(tài) 電壓。在 110kV 及以上的中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中是可以按上述方法選擇的。在 110kV 及以下的中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中， 電力部門規(guī)程規(guī)定在單相接 地情況下允許運(yùn)行 2h，有時(shí)甚至在斷續(xù)地產(chǎn)生弧光接地過電壓情況下運(yùn)行 2h 以 上才能發(fā)現(xiàn)

7、故障，這類系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)對氧化鋅避雷器在額定電壓下安全運(yùn)行 10s 構(gòu)成嚴(yán)重威脅。且氧化鋅避雷器與 SiC避雷器結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)不同（后者是有間 隙滅弧，前者沒有間隙或者只有隔流間隙） ，使得實(shí)踐中氧化鋅避雷器出現(xiàn)熱崩 潰甚至嚴(yán)重的爆炸事故。 面對這種情況， 許多供電局、 電力根據(jù)各地的電網(wǎng)條件 提出了許多類型的額定電壓值（如 144kV，147kV 等）。而在多次國標(biāo)討論 稿中動作負(fù)載試驗(yàn)中耐受 10s 的額定電壓規(guī)定提高至 1 2 13 倍，使氧化鋅 避雷器對中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)工況的適應(yīng)能力有所提高。而由于氧化鋅避雷器的額定電壓選擇過低， 使避雷器在單相接地過電壓甚至 許多暫態(tài)過電壓下工作出現(xiàn)

8、安全事故。電力部安全監(jiān)察及生產(chǎn)協(xié)調(diào)司早在 1993 年 10 月 30 日第十七期安全情況通報(bào)上就對避雷器提出修改意見。 文中要求對新 裝設(shè)的 366kV 電壓等級無間隙氧化鋅避雷器持續(xù)運(yùn)行電壓 （UC）和額定電壓（Ur） 按表 1 所列值選擇，而同時(shí)保護(hù)性能不能降低。括號數(shù)據(jù)適用于發(fā)電機(jī)和變壓器中性點(diǎn)氧化鋅避雷器， Um為系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)電壓的 1.05-1.10 倍）而在通報(bào)發(fā)布與新標(biāo)準(zhǔn)修訂的過渡階段， 對中性點(diǎn)非接地系統(tǒng)的氧化鋅避雷器額定電壓、 持續(xù)運(yùn)行電壓的選擇提出了如下設(shè)計(jì)規(guī)則：額定電壓在參考 SiC 避雷器滅弧電壓設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上乘以 1.2-1.3 倍，持續(xù)運(yùn)行電壓為系統(tǒng)運(yùn) 行最高線電壓。這樣

9、各種電壓等級電容器用避雷器的額定電壓數(shù)據(jù)如下：6kV 額定電壓（型號為 Y5WR-10/27 ）：上述基本數(shù)據(jù)由于沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，避雷器廠家及使用單位在設(shè)計(jì)制造中會有出入。3 貫徹 2000 年版新標(biāo)準(zhǔn)，安全、合理地對避雷器進(jìn)行選型的現(xiàn)實(shí)性在我國 2000 年新標(biāo)準(zhǔn)中（ GB11032-2000 ），額定電壓的選擇上述 1.2-1.3 倍原則得到了認(rèn) 可，但持續(xù)運(yùn)行電壓的選擇則出現(xiàn)了新規(guī)定：從反映避雷器使用壽命的參數(shù) 1.5Un/U1mA 作為參考值選擇（設(shè)計(jì)）避雷器持續(xù)運(yùn)行電壓。以國避雷器的設(shè)計(jì)、制造水平，一般 值為 80，故持續(xù)運(yùn)行電壓選擇為額定電壓的08 倍。這一點(diǎn)我們從伏安曲線的小電流區(qū)

10、上看，是有根據(jù)的。這樣新標(biāo)準(zhǔn)中電容器裝置用避雷器選型參數(shù)如表2。這樣， 在實(shí)踐中根據(jù)具體條件進(jìn)行模擬計(jì)算或按經(jīng)驗(yàn)慣例對避雷器進(jìn)行選型時(shí)， 應(yīng)考慮 單相接地運(yùn)行 1h 的過電壓水平。但用戶中的技術(shù)協(xié)議甚至電力圖紙中出現(xiàn)了許多與上述值有細(xì)微差別的額定電壓值，我認(rèn)為是不必要的（如10kV 中出現(xiàn) 165kV 、167kV 等）。理由是實(shí)際設(shè)計(jì)避雷器過程中，額定電壓值在伏安曲線中是在小電流區(qū)里面，均小于U1mAAC 值，追求細(xì)微之差在實(shí)際避雷器設(shè)計(jì)中得不到實(shí)現(xiàn)；另外從下面論述可知，按照新 國標(biāo)要求選擇才能在許可過電壓下安全使用（這是指不接地系統(tǒng)） 。4 按 2000 年版新標(biāo)準(zhǔn)中非接地系統(tǒng)氧化鋅避雷器

11、選型的科學(xué)性41 額定電壓的選擇應(yīng)按施加到避雷器端子間的最大允許工頻電壓有效值選擇、 設(shè)計(jì)， 此 時(shí)能在所規(guī)定的動作負(fù)載試驗(yàn)中確定的暫態(tài)過電壓下正確地工作。 持續(xù)運(yùn)行電壓的選擇必須 是允許持久地施加于避雷器端子間的有效值。 此時(shí)工頻放電電壓要足夠高， 以免在被保護(hù)設(shè) 備的絕緣能耐受不需保護(hù)的操作過電壓下動作， 延長使用壽命， 且必須考慮到我國現(xiàn)階段制 造氧化鋅避雷器的荷電率與殘壓的實(shí)際水平。42 凡是工頻電壓升高較嚴(yán)重的處所或是設(shè)備絕緣試驗(yàn)電壓較高的條件所允許，就應(yīng)選擇 較高的氧化鋅避雷器額定電壓。 工頻參考電壓的選擇應(yīng)等于或大于額定電壓。 這兩點(diǎn)在新國 標(biāo)要求中都較好地滿足， 下面計(jì)算也可發(fā)

12、現(xiàn)是滿足過電壓要求的。 國標(biāo)要求， 要保證單相接 地運(yùn)行 2h 不動作。最嚴(yán)重情況是當(dāng)單相接地與甩負(fù)荷同時(shí)發(fā)生，此時(shí)理論計(jì)算可能出現(xiàn)的 最大過電壓為 199 倍，則選取的氧化鋅避雷器容許持續(xù)運(yùn)行電壓UC（有效值）如下：國標(biāo)按荷電率為 0 8選取額定電壓（即 Ur125 U C），均滿足要求。如果按躲開概率 較高的弧光接地和諧振過電壓，則額定電壓應(yīng)滿足：再按 08 選擇持續(xù)運(yùn)行電壓，也滿足要求。 綜上所述，避雷器選型問題的主要難點(diǎn)是確定暫時(shí)過電壓的圍問題， 既要保 證在較高的操作過電壓及大氣過電壓下安全、 可靠地動作， 又要保證在暫時(shí)過電 壓下閥片不動作?，F(xiàn)階段避雷器的選型和設(shè)計(jì)必須保證 2h

13、單相接地時(shí)出現(xiàn)的系 統(tǒng)最高過電壓氧化鋅避雷器不動作， 否則氧化鋅避雷器會出現(xiàn)熱崩潰甚至爆炸事 故。故在不接地系統(tǒng)中按照新要求選擇是合適的。 但在經(jīng)消弧線圈接地的電容器 裝置中，接地過電壓會低許多， 這時(shí)可根據(jù)實(shí)際模擬計(jì)算選擇較低的額定電壓及 持續(xù)運(yùn)行電壓使氧化鋅避雷器在較低的操作過電壓下動作， 保護(hù)電容器裝置， 但 如果不方便模擬， 也可按不接地系統(tǒng)選擇， 因電容器極對地絕緣已考慮能滿足單 相接地 2h 要求。在小于額定電壓下工作，避雷器不動作也不會導(dǎo)致過電壓損害 電容器裝置?？傊@是由于氧化鋅閥片不帶串聯(lián)間隙直接串聯(lián)， 導(dǎo)致氧化鋅避雷器電阻 片不能承受 甚至超過 199 倍的過電壓， 導(dǎo)致

14、以 SiC 滅弧電壓作為參考選擇的氧化鋅避雷器 額定電壓不能滿足要求， 必然要升高才能保證避雷器安全工作， 如沒有實(shí)際模擬 數(shù)據(jù)，以國家標(biāo)準(zhǔn)精神中體現(xiàn)的推薦值較合適，因?yàn)樗鼭M足了極限要求。關(guān)鍵詞 ： 氧化鋅避雷器；額定電壓；持續(xù)運(yùn)行電壓；并聯(lián)電容器裝置1 以往只考慮操作過電壓和雷電過電壓水平的避雷器選型及弊端國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定， 系統(tǒng)供電端電壓應(yīng)略高于系統(tǒng)的標(biāo)稱電壓 （或額定電壓） Un 的 K 倍，即 KUmUn（Um是系統(tǒng)最高電壓）。電氣設(shè)備的絕緣應(yīng)能在 Un 下長 期運(yùn)行。 220kV及以下系統(tǒng)的 K為 115，330kV及以下系統(tǒng)的 K11。避雷器 設(shè)計(jì)的初期也遵守上述原則。氧化鋅避雷器之前

15、是 SiC 避雷器。 10kV及以下 SiC 避雷器的滅弧電壓 設(shè)計(jì)是定在系統(tǒng)最高運(yùn)行電壓的 11 倍； 35kVSiC避雷器的滅弧電壓等于系統(tǒng) 最高電壓； 110kV及以上 SiC 避雷器的滅弧電壓為系統(tǒng)最高電壓的 80。對應(yīng)以 上的倍數(shù)分別有 110避雷器、 100避雷器和 80避雷器。我國使用氧化鋅避雷器初期， 其額定電壓是以 SiC 避雷器的滅弧電壓為參考 作設(shè)計(jì)的。早期的 6kV、10kV和 35kV避雷器均遵守上述原則，如：Y5WR 7626、Y5WR12745、Y5WR41130。而最大長期工頻工作電壓為系統(tǒng)最高 相電壓，如 Y5WR12745 為：2 保證在單相接地過電壓下運(yùn)行

16、且電力系統(tǒng)安全情況下的避雷器選型及必要性從安全運(yùn)行角度，避雷器的額定電壓的選擇還應(yīng)遵守如下原則： 氧化鋅避雷器的額定電壓， 應(yīng)該使它高于其在安裝處可能出現(xiàn)的工頻暫態(tài) 電壓。在 110kV 及以上的中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中是可以按上述方法選擇的。在 110kV 及以下的中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中， 電力部門規(guī)程規(guī)定在單相接 地情況下允許運(yùn)行 2h，有時(shí)甚至在斷續(xù)地產(chǎn)生弧光接地過電壓情況下運(yùn)行 2h 以 上才能發(fā)現(xiàn)故障，這類系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)對氧化鋅避雷器在額定電壓下安全運(yùn)行 10s 構(gòu)成嚴(yán)重威脅。且氧化鋅避雷器與 SiC避雷器結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)不同（后者是有間 隙滅弧，前者沒有間隙或者只有隔流間隙） ，使得實(shí)踐中氧化鋅

17、避雷器出現(xiàn)熱崩 潰甚至嚴(yán)重的爆炸事故。 面對這種情況， 許多供電局、 電力根據(jù)各地的電網(wǎng)條件 提出了許多類型的額定電壓值（如 144kV，147kV 等）。而在多次國標(biāo)討論 稿中動作負(fù)載試驗(yàn)中耐受 10s 的額定電壓規(guī)定提高至 1 2 13 倍，使氧化鋅 避雷器對中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)工況的適應(yīng)能力有所提高。而由于氧化鋅避雷器的額定電壓選擇過低， 使避雷器在單相接地過電壓甚至 許多暫態(tài)過電壓下工作出現(xiàn)安全事故。電力部安全監(jiān)察及生產(chǎn)協(xié)調(diào)司早在 1993 年 10 月 30 日第十七期安全情況通報(bào)上就對避雷器提出修改意見。 文中要求對新 裝設(shè)的 366kV 電壓等級無間隙氧化鋅避雷器持續(xù)運(yùn)行電壓（

18、UC）和額定電壓 （Ur）按表 1 所列值選擇，而同時(shí)保護(hù)性能不能降低。（括號數(shù)據(jù)適用于發(fā)電機(jī)和變壓器中性點(diǎn)氧化鋅避雷器， Um為系統(tǒng)標(biāo) 準(zhǔn)電壓的 1.05-1.10 倍）而在通報(bào)發(fā)布與新標(biāo)準(zhǔn)修訂的過渡階段， 對中性點(diǎn)非接地系統(tǒng)的氧化鋅 避雷器額定電壓、持續(xù)運(yùn)行電壓的選擇提出了如下設(shè)計(jì)規(guī)則：額定電壓在參考 SiC 避雷器滅弧電壓設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上乘以 1.2-1.3 倍，持續(xù) 運(yùn)行電壓為系統(tǒng)運(yùn)行最高線電壓。 這樣各種電壓等級電容器用避雷器的額定電壓 數(shù)據(jù)如下：6kV 額定電壓（型號為 Y5WR-10/27）： 上述基本數(shù)據(jù)由于沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)， 避雷器廠家及使用單位在設(shè)計(jì)制造中 會有出入。3 貫徹 200

19、0 年版新標(biāo)準(zhǔn)， 安全、合理地對避雷器進(jìn)行選型的現(xiàn)實(shí)性在我國 2000 年新標(biāo)準(zhǔn)中（GB11032-2000），額定電壓的選擇上述 1.2-1.3 倍原則得到了認(rèn)可， 但持續(xù)運(yùn)行電壓的選擇則出現(xiàn)了新規(guī)定： 從反映避雷器使用 壽命的參數(shù) 1.5Un/U1mA作為參考值選擇 （設(shè)計(jì)）避雷器持續(xù)運(yùn)行電壓。 以國避 雷器的設(shè)計(jì)、制造水平，一般 ?值為 80，故持續(xù)運(yùn)行電壓選擇為額定電壓的 08 倍。這一點(diǎn)我們從伏安曲線的小電流區(qū)上看，是有根據(jù)的。這樣，在實(shí)踐中根據(jù)具體條件進(jìn)行模擬計(jì)算或按經(jīng)驗(yàn)慣例對避雷器進(jìn)行選型 時(shí)，應(yīng)考慮單相接地運(yùn)行 1h 的過電壓水平。但用戶中的技術(shù)協(xié)議甚至電力圖紙 中出現(xiàn)了許多與

20、上述值有細(xì)微差別的額定電壓值，我認(rèn)為是不必要的（如 10kV 中出現(xiàn) 165kV、167kV 等）。理由是實(shí)際設(shè)計(jì)避雷器過程中，額定電壓值在 伏安曲線中是在小電流區(qū)里面，均小于 U1mAAC值，追求細(xì)微之差在實(shí)際避雷 器設(shè)計(jì)中得不到實(shí)現(xiàn)； 另外從下面論述可知， 按照新國標(biāo)要求選擇才能在許可過 電壓下安全使用（這是指不接地系統(tǒng)）。4 按 2000 年版新標(biāo)準(zhǔn)中非接地系統(tǒng)氧化鋅避雷器選型的科學(xué)性 41 額定電壓的選擇應(yīng)按施加到避雷器端子間的最大允許工頻電壓有效值選 擇、設(shè)計(jì)，此時(shí)能在所規(guī)定的動作負(fù)載試驗(yàn)中確定的暫態(tài)過電壓下正確地工作。 持續(xù)運(yùn)行電壓的選擇必須是允許持久地施加于避雷器端子間的有效值。

21、 此時(shí)工頻 放電電壓要足夠高， 以免在被保護(hù)設(shè)備的絕緣能耐受不需保護(hù)的操作過電壓下動 作，延長使用壽命， 且必須考慮到我國現(xiàn)階段制造氧化鋅避雷器的荷電率與殘壓 的實(shí)際水平。42 凡是工頻電壓升高較嚴(yán)重的處所或是設(shè)備絕緣試驗(yàn)電壓較高的條件所允許， 就應(yīng)選擇較高的氧化鋅避雷器額定電壓。 工頻參考電壓的選擇應(yīng)等于或大于額定 電壓。這兩點(diǎn)在新國標(biāo)要求中都較好地滿足， 下面計(jì)算也可發(fā)現(xiàn)是滿足過電壓要 求的。國標(biāo)要求，要保證單相接地運(yùn)行 2h 不動作。最嚴(yán)重情況是當(dāng)單相接地與 甩負(fù)荷同時(shí)發(fā)生， 此時(shí)理論計(jì)算可能出現(xiàn)的最大過電壓為 199 倍，則選取的氧 化鋅避雷器容許持續(xù)運(yùn)行電壓 UC（有效值）如下：國標(biāo)

22、按荷電率為 08 選取額定電壓（即 Ur1 25 UC），均滿足要求。 如果按躲開概率較高的弧光接地和諧振過電壓，則額定電壓應(yīng)滿足：再按? 0 8選擇持續(xù)運(yùn)行電壓，也滿足要求。綜上所述，避雷器選型問題的主要難點(diǎn)是確定暫時(shí)過電壓的圍問題， 既要保 證在較高的操作過電壓及大氣過電壓下安全、 可靠地動作， 又要保證在暫時(shí)過電 壓下閥片不動作。現(xiàn)階段避雷器的選型和設(shè)計(jì)必須保證 2h 單相接地時(shí)出現(xiàn)的系 統(tǒng)最高過電壓氧化鋅避雷器不動作， 否則氧化鋅避雷器會出現(xiàn)熱崩潰甚至爆炸事 故。故在不接地系統(tǒng)中按照新要求選擇是合適的。 但在經(jīng)消弧線圈接地的電容器 裝置中，接地過電壓會低許多， 這時(shí)可根據(jù)實(shí)際模擬計(jì)算選

23、擇較低的額定電壓及 持續(xù)運(yùn)行電壓使氧化鋅避雷器在較低的操作過電壓下動作， 保護(hù)電容器裝置， 但 如果不方便模擬， 也可按不接地系統(tǒng)選擇， 因電容器極對地絕緣已考慮能滿足單 相接地 2h 要求。在小于額定電壓下工作，避雷器不動作也不會導(dǎo)致過電壓損害 電容器裝置。總之，這是由于氧化鋅閥片不帶串聯(lián)間隙直接串聯(lián)， 導(dǎo)致氧化鋅避雷器電阻 片不能承受甚至超過 199 倍的過電壓，導(dǎo)致以 SiC 滅弧電壓作為參考選擇的氧 化鋅避雷器額定電壓不能滿足要求， 必然要升高才能保證避雷器安全工作， 如沒 有實(shí)際模擬數(shù)據(jù)， 以國家標(biāo)準(zhǔn)精神中體現(xiàn)的推薦值較合適， 因?yàn)樗鼭M足了極限要 求。TBP 組合式過電壓保護(hù)器 .

24、氧化鋅避雷器 氧化鋅避雷器概述：金屬氧化物避雷器是當(dāng)前限制過電壓最先進(jìn)的一種保護(hù)電器，被廣泛地用于發(fā)電、輸 變、變電、配電系統(tǒng)中，使電氣設(shè)備的絕緣免受過電壓的損害。有機(jī)外套金屬氧化物避雷器是有機(jī)絕緣材料和傳統(tǒng)的瓷套式金屬氧化物避雷器技術(shù)優(yōu) 點(diǎn)相結(jié)合的科研成果，它不僅具有瓷套式金屬氧化物避雷器的優(yōu)點(diǎn)，還具有電氣絕緣 性能好，介電強(qiáng)度高、抗漏痕、抗電蝕、耐熱、耐寒、耐老化、防爆、憎水性、密封 性等優(yōu)點(diǎn)。 使用條件：a. 適用于戶、外；b. 環(huán)境溫度 -40 +40；c. 海拔高度不超過 3000m （瓷套式不超過 1000m ）；d. 電源頻率不小于 48Hz ，不超過 62Hz；e. 長期施加在

25、避雷器端子間的工頻電壓應(yīng)不超過避雷器的持續(xù)運(yùn)行電壓；f. 地震烈度 8 度及以下地區(qū)；g. 最大風(fēng)速不超過 35m/s。 產(chǎn)品型號說明：依據(jù) JB/T 8459-1996 避雷器產(chǎn)品型號編制方法 ，金屬氧化物避雷器產(chǎn)品型號說明如 下：產(chǎn)品型式：Y 表示瓷套式金屬氧化物避雷器結(jié)構(gòu)特征：使用場所：附加特性：C表示串聯(lián)間隙Z 表示電站型R 表示并聯(lián)補(bǔ)償電容器用T表示電氣化鐵道用G 表示高原型TH 表示濕熱帶地區(qū)用YH （HY ） 表示復(fù)合外套金屬氧化物避雷器 W 表示無間隙S 表示配電型D 表示電機(jī)用W 表示防污型1 引言氧化鋅避雷器是用來保護(hù)電力系統(tǒng)中多種電氣設(shè)備免受過電壓損壞的電器。保護(hù)并聯(lián)電容

26、器組的氧 化鋅避雷器是氧化鋅避雷器應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域，并且是以絕對的無可爭議的優(yōu)越性得到電力部門和使用 單位的認(rèn)同，但是該氧化鋅避雷器發(fā)生爆炸也是一個(gè)不容忽視的問題，認(rèn)真分析其爆炸的原因，得悉其防 措施，是一個(gè)有著現(xiàn)實(shí)意義的事情。2 并聯(lián)電容器組用的氧化鋅避雷器的特點(diǎn)：2.1 裝設(shè)位置的分類：中性點(diǎn)；電源側(cè)；與電容器并聯(lián)；與電抗器并聯(lián)四類。2.2從避雷器的角度看，電容器組是一個(gè)阻抗很小的設(shè)備，在電容器放電時(shí)將產(chǎn)生幅值大、陡度很高 的放電電流。由于氧化鋅避雷器的高度的非線性特性，截?cái)喑^保護(hù)水平的所有暫態(tài)過電壓，而將剩余電 荷留在未被擾動的的電容器中。無間隙氧化鋅避雷器是非常適合保護(hù)并聯(lián)電容器組

27、的。3、并聯(lián)電容器組用的氧化鋅避雷器的爆炸原因分析3.1 額定電壓取值偏低 氧化鋅避雷器的額定電壓是表明其運(yùn)行特性的一個(gè)重要參數(shù)，也是一種耐受工頻電壓能力的指標(biāo)。 通常避雷器的額定電壓應(yīng)在對系統(tǒng)暫態(tài)過電壓的計(jì)算分析及樣本提供的工頻過電壓耐受時(shí)間特性曲線比較 的基礎(chǔ)上，選擇避雷器的額定電壓。在一定的電網(wǎng)電壓等級和設(shè)備絕緣水平下，避雷器的額定電壓越低，保護(hù)水平也越低，但保護(hù)裕度 可以增大。所以我們平時(shí)就選用較低額定電壓的避雷器。3.2 持續(xù)運(yùn)行電壓取值偏低 避雷器持續(xù)運(yùn)行電壓還應(yīng)該大于或等于該系統(tǒng)的最高相電壓，才能保證長時(shí)間運(yùn)行下的熱穩(wěn)定?，F(xiàn) 在各標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)、導(dǎo)則已統(tǒng)一意見，按系統(tǒng)最高電壓 Um 來

28、選擇氧化鋅避雷器。在 GB11032-89 中，無論是對額定電壓，還是持續(xù)運(yùn)行電壓定義不夠嚴(yán)密，而且取值又偏低，造成以 前保護(hù)電容器組氧化鋅避雷器頻繁爆炸。我分公司所轄的一個(gè)輸變電工區(qū)，僅一個(gè)站的保護(hù)電容器組用的 氧化鋅避雷器，從 2000 年投產(chǎn)至 2004 年，就爆炸過 4 次。究其原因就是額定電壓和持續(xù)運(yùn)行電壓取值偏 低。3.3 選型有誤 有些生產(chǎn)單位會自己選擇購買避雷器，特別是在氧化鋅避雷器還不很普及的時(shí)候，以為與閥型的一 樣，對其的特殊性無所適從。我也有這樣的體會，那是在九十年代末期，我所在的工區(qū)更換 10KV 線路的 舊式閥型避雷器，幾個(gè)站用的全部由上級單位訂購。我們初期更換時(shí)，便

29、不加選擇地予以更換，及至發(fā)現(xiàn) 有區(qū)別時(shí)，已為時(shí)往矣。3.4未進(jìn)行能量核算通流容量是由 SiC 避雷器沿用下來的概念，即 2ms 方波沖擊耐受試驗(yàn)電流。電容器用避雷器的特殊 之處，在于它要承受電容器的放電能量，因此在設(shè)計(jì)中需進(jìn)行能量核算。但是在制造廠通常提供的產(chǎn)品資 料中，往往缺乏進(jìn)行能量核算所必需的數(shù)據(jù)，例如 2ms 方波沖擊電流所對殘壓 U2ms、避雷器的極限吸收能 量 W m 等。按規(guī)程規(guī)定，電容器的儲能小于氧化鋅避雷器的通流能力時(shí)才可用氧化鋅避雷器限制過電壓。 不進(jìn)行通流 能量的 核算， 如選擇通 流能力偏小， 極易造成避雷器 “不 堪重負(fù) ”而 爆 炸。3.5 受潮、老化、污穢的影響3

30、.51 受潮的原因主要與產(chǎn)品的生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)扔嘘P(guān)。受潮的途徑有兩個(gè)：一是密封不良使潮氣或水分 侵入，密封墊的質(zhì)量和組裝工藝是關(guān)鍵；二是產(chǎn)品元件受潮或裝配車間不合格造成的。隨著質(zhì)量觀念的加 強(qiáng)，多數(shù)廠家把生產(chǎn)質(zhì)量放在第一位，加上檢測設(shè)備的不斷完善，受潮問題已不是爆炸的主要因素。3.5.2 氧化鋅電阻片老化引起的爆炸在國尚未有具體的報(bào)道，但從其它類型的避雷器元件老化，從而 造成避雷器熱崩潰的問題上，氧化鋅避雷也應(yīng)引起足夠的重視。3.5.3 外部污穢可能引起瓷件表面電壓分布不均勻 ,有可能使避雷器局部發(fā)熱。 為了耐受污穢， 在泄漏 距離的設(shè)計(jì)上，應(yīng)明確其防污等級，多數(shù)廠家未能做到這一點(diǎn)。4、防止并聯(lián)電

31、容器組用的氧化鋅避雷器的爆炸的措施4.1 提高質(zhì)量 提高產(chǎn)品質(zhì)量，重視產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、密封、總裝環(huán)境等因素，并將產(chǎn)品的運(yùn)行和故障信息及時(shí)反 饋回生產(chǎn)廠家，使產(chǎn)品質(zhì)量能夠不斷得到改善和提升。4.2 正確選擇 正確選擇氧化鋅避雷器的各種參數(shù)，是保證其可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。主要應(yīng)從以下幾方面著手：4.2.1 正確選擇避雷器的額定電壓 氧化鋅避雷器的額定電壓是表明其運(yùn)行特征的一個(gè)重要參數(shù)，也 是耐受工頻電壓能力的指標(biāo)。在交流無間隙氧化鋅避雷器 (GB11 032-89)中對它的定義為 “施加到避雷器端子間最大允許工頻電壓有 效值”。眾所周知，氧化鋅避雷器的電阻片耐受工頻電壓能力與系統(tǒng)最 高電壓、暫時(shí)過電壓、

32、持續(xù)時(shí)間及系統(tǒng)絕緣水平有關(guān)，在定義中未給 出作用電壓的持續(xù)時(shí)間，也未明確電壓的確切概念，所以不夠嚴(yán)謹(jǐn)， 取值也偏低。GBJ64-83 修訂送審稿中對 366KV 無間隙金屬金屬物避雷器的 額定電壓 Ur 作出規(guī)定，即 Ur=1.4Um。我認(rèn)為這個(gè)規(guī)定值比以往的規(guī) 定有所提高，更符合實(shí)際的運(yùn)行情況， 建議按這個(gè)規(guī)定實(shí)施較為可行。4.2.2 正確選擇避雷器的持續(xù)運(yùn)行電壓 持續(xù)運(yùn)行電壓也是氧化鋅避雷器的重要特征參數(shù)，該參數(shù)的選擇 對其運(yùn)行的可靠性有很大影響。但是在 GB11032-89 中，把持續(xù)運(yùn)行 電壓等同于系統(tǒng)最高運(yùn)行相電壓， 顯然是偏低的。 而應(yīng)當(dāng)將持續(xù)運(yùn)行 電壓取值為 1.1Um，或取為

33、0.8Ur。在 366KV 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中， 與將持續(xù)運(yùn)行電壓 Uc 取值為 1. 1Um 與 0.8Ur，相差是不大的。我認(rèn)為將持續(xù)運(yùn)行電壓 Uc 取值為 0.8 Ur，將更好理解，也更有關(guān)聯(lián)，也就是其額定電壓取值一定，則其持 續(xù)運(yùn)行電壓也是確定的。4.2.3 進(jìn)行能量核算一般認(rèn)為，在 366KV 系統(tǒng)中開斷并聯(lián)電容器時(shí)，其高壓端對地 出現(xiàn)的過電壓，約可達(dá)到 45 倍的相電壓。當(dāng)廠家可提供避雷器產(chǎn)品的 2ms 方波沖擊電流所對應(yīng)的殘壓 U2m s時(shí)，可按通流容量法驗(yàn)算所選避雷器是否滿足容量為Q 的并聯(lián)補(bǔ)償裝置的放電要求。其公式為：Q 1.3U2I2ms/(U sm-U2ms)式中：Usm

34、=K2 Um/ ；3K 為操作過電壓的倍數(shù)，一般取為 5；U為額定線電壓； I2ms為通流容量，即 2ms 方波沖擊耐受試驗(yàn)電流； U2ms為 2ms方波沖擊電流所對應(yīng)的殘壓； Usm 為未接入避雷器時(shí)的操作 過電壓峰值。當(dāng)廠家可提供避雷器極限吸收能力 Wm 時(shí)，可按耗散能量核算法 進(jìn)行驗(yàn)算，這里不再詳細(xì)說明。一般情況下，系統(tǒng)中的其它參數(shù)不變的情況下，通流容量I2ms 與電容器容量 Q 間可建立起一個(gè)對應(yīng)關(guān)系，如果一組避雷器無法滿足 時(shí)，可要求廠家供應(yīng)滿足放電容量的避雷器或同時(shí)裝置兩組避雷器來 滿足要求。4.3 加強(qiáng)監(jiān)測 加強(qiáng)監(jiān)測，及時(shí)檢出避雷器的缺陷，也是保證避雷器安全、可靠運(yùn)行的重要措施之

35、一。必須按照規(guī) 程規(guī)定定期進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)，保證避雷器的完好性。除對避雷器進(jìn)行常規(guī)的試驗(yàn)外，值得推行的是帶電監(jiān) 測全電流和阻性電流，可用專門的測試儀進(jìn)行不定期的檢測。4.4裝設(shè)脫離器 為防止避雷器發(fā)生爆炸時(shí)引起事故的擴(kuò)大，可在每只避雷器底部裝設(shè)脫離器，當(dāng)避雷器遭受異常電 壓作用或發(fā)生爆炸時(shí)，能及時(shí)脫離運(yùn)行電網(wǎng)，避免事態(tài)的擴(kuò)大。5、結(jié)束語 氧化鋅避雷器是當(dāng)今最理想的過電壓保護(hù)裝置，已得到電力部門和廣大用戶的認(rèn)同，特別是用來保 護(hù)電容器組用的氧化鋅避雷器，更以其無可爭議的優(yōu)點(diǎn)獲得人們的青睞。但是我們在選擇和使用時(shí)應(yīng)注意 其特點(diǎn)，正確地選擇氧化鋅避雷器的參數(shù)，并在運(yùn)行中加強(qiáng)監(jiān)測，保證避雷器的安全、可靠

36、運(yùn)行。 避雷器的選擇（二）?避雷器的保護(hù)特性和運(yùn)行特性是互相制約的。 當(dāng)系統(tǒng)條件一定，閥片性能一定的條件下，若避雷器額定電壓提高，該避雷器允許的持續(xù)運(yùn)行電壓就高， 避雷器耐受工頻電壓的能力隨之提高，避雷器的能量吸收能力亦隨之提高，但保護(hù)裕度減小了（即標(biāo)稱電 流下殘壓高了） 。若額定電壓降低，耐受工頻電壓能力降低，能量吸收能力降低，但保護(hù)裕度增大了（即標(biāo) 稱電流下殘壓低了） 。?若對系統(tǒng)的情況掌握的清楚（系統(tǒng)的接地方式，過電壓的幅值及持續(xù)時(shí)間等），則可以制造最佳的額定電壓值以取得較大的保護(hù)裕度。?若對系統(tǒng)的情況了解的不準(zhǔn)確， 則選擇的額定電壓就要高些，這樣保護(hù)裕度就要小些，被保護(hù)物的絕緣所 受電

37、應(yīng)力就要大些。這種情況如選擇較低的額定電壓，避雷器就可能出安全事故。?同一電壓等級的系統(tǒng)，接于相 ?a地間的，相 ?a相間的，中性點(diǎn)的避雷器其定額電壓是不同的?同一個(gè)變電站同一個(gè)電壓側(cè)，其線路型避雷器和母線型避雷器額定電壓也是不同的。?持續(xù)運(yùn)行電壓的選擇根據(jù)中性點(diǎn)接地方式110500kV 有效接地系統(tǒng)：35kV不接地或經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)：10kV不接地系統(tǒng)：13.610kV經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)：（12）10kV經(jīng)低電阻接地系統(tǒng)：9.6參見額定電壓的選擇）金屬氧化物避雷器的選擇?額定電壓的選擇根據(jù)暫時(shí)過電壓進(jìn)行確定500kV 系統(tǒng)工頻過電壓?母線側(cè)不超過 1.3 倍：? 線路側(cè)不超過 1.4 倍：? 110 220kV 系統(tǒng)工頻過電壓不超過 1.3 倍?額定電壓的選擇根據(jù) Uc 和 Ur 的基本關(guān)系或35kV 或 10kV 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng) 10kV 不接地 10kV 中性點(diǎn)經(jīng)低電阻接地系統(tǒng)單相接地過電壓一般不超過 Um?標(biāo)稱放電電流（ In ）的選擇In 波形為 8/20ms ，用以劃分避雷器等級類別，有 1.5、 2.5、5、10、 20kA 五級，避雷器標(biāo)稱放電電流等級的 劃分，主要是從技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合觀點(diǎn)確定的，通常 In 隨 電網(wǎng)電壓等級增高而增大。根據(jù)架空線的侵入波，一般利用 對流過避雷器的雷電沖擊電流進(jìn)行估算，對電站型一 般有：550kV（20kA、10