避雷器結(jié)構(gòu)及原理匯編

1、避雷器的結(jié)構(gòu)及原理 變電檢修工區(qū)高壓班 邊疆避雷器的作用避雷器的作用當(dāng)雷電過(guò)電壓沿架空線路侵入變配電所或其他建筑物內(nèi)時(shí)，將發(fā)生閃絡(luò)，甚至將電氣設(shè)備的絕緣擊穿。因此，假如在電氣設(shè)備的電源進(jìn)線端并聯(lián)一種保護(hù)設(shè)備即避雷器，如圖1，當(dāng)過(guò)電壓值達(dá)到規(guī)定的動(dòng)作電壓時(shí)，避雷器立即動(dòng)作，流過(guò)電荷，限制過(guò)電壓幅值，保護(hù)設(shè)備絕緣；電壓值正常后，避雷器又迅速恢復(fù)原狀，以保證系統(tǒng)正常供電 。避雷器的作用避雷器的作用 圖圖1避雷器的連接避雷器的連接避雷器的保護(hù)作用基于三個(gè)前提：避雷器的保護(hù)作用基于三個(gè)前提：1、伏秒特性與被保護(hù)絕緣的伏秒特性有良好的配、伏秒特性與被保護(hù)絕緣的伏秒特性有良好的配合合2、保證其殘壓低于被保護(hù)

2、絕緣的沖擊電氣強(qiáng)度、保證其殘壓低于被保護(hù)絕緣的沖擊電氣強(qiáng)度3、被保護(hù)絕緣必須處于該避雷器的保護(hù)距離之內(nèi)、被保護(hù)絕緣必須處于該避雷器的保護(hù)距離之內(nèi)避雷器的要求：避雷器的要求：1、正常運(yùn)行時(shí)不放電，過(guò)電壓時(shí)放電正確動(dòng)作、正常運(yùn)行時(shí)不放電，過(guò)電壓時(shí)放電正確動(dòng)作2、放電后要有自恢復(fù)功能、放電后要有自恢復(fù)功能持續(xù)運(yùn)行電壓：即允許長(zhǎng)期工作電壓。它應(yīng)等于或大于持續(xù)運(yùn)行電壓：即允許長(zhǎng)期工作電壓。它應(yīng)等于或大于系統(tǒng)的最高相電壓。系統(tǒng)的最高相電壓。額定電壓（額定電壓（kVkV）：即允許短時(shí)最大工頻電壓（滅弧電）：即允許短時(shí)最大工頻電壓（滅弧電壓）。避雷器能在此工頻電壓下動(dòng)作放電并熄弧，但不壓）。避雷器能在此工頻電

3、壓下動(dòng)作放電并熄弧，但不能在此電壓下長(zhǎng)期運(yùn)行。它是避雷器特性和結(jié)構(gòu)的基本能在此電壓下長(zhǎng)期運(yùn)行。它是避雷器特性和結(jié)構(gòu)的基本參數(shù)，也是設(shè)計(jì)的依據(jù)。參數(shù)，也是設(shè)計(jì)的依據(jù)。工頻耐受伏秒特性：表明氧化鋅避雷器在規(guī)定條件下，工頻耐受伏秒特性：表明氧化鋅避雷器在規(guī)定條件下，耐受過(guò)電壓的能力。耐受過(guò)電壓的能力。標(biāo)稱(chēng)放電電流（標(biāo)稱(chēng)放電電流（kAkA）：用于劃分避雷器等級(jí)的放電電流）：用于劃分避雷器等級(jí)的放電電流峰值。峰值。220 kV220 kV及以下系統(tǒng)不應(yīng)超過(guò)及以下系統(tǒng)不應(yīng)超過(guò)5 kA5 kA殘壓：是指避雷器在沖擊電流作用下，避雷器兩端所產(chǎn)殘壓：是指避雷器在沖擊電流作用下，避雷器兩端所產(chǎn)生的電壓生的電壓 也

4、可以理解為避雷器兩端所能承受的最高電也可以理解為避雷器兩端所能承受的最高電壓值壓值 避雷器的相關(guān)參數(shù)避雷器的相關(guān)參數(shù)常用避雷器的形式有閥式、管式、保護(hù)間隙和金屬氧化物等。（1） 閥式避雷器閥式避雷器主要分為普通閥式避雷器和磁吹閥式避雷器兩大類(lèi)。普通閥式避雷器有FS和FZ兩種系列；磁吹閥式避雷器有FCD和FCZ兩種系列。閥式避雷器型號(hào)中的符號(hào)含義如下：F閥式避雷器；S配（變）電作用；Z電站用；Y線路用；D旋轉(zhuǎn)電機(jī)用；C具有磁吹放電間隙。避雷器的分類(lèi)及結(jié)構(gòu)避雷器的分類(lèi)及結(jié)構(gòu) 閥式避雷器主要由平板火花間隙與碳化硅電阻片（閥片）串聯(lián)而成，裝在密封的瓷管內(nèi)，外殼有接線螺栓供安裝用。避雷器中的碳化硅電阻具

5、有非線性特性,在正常電壓時(shí)其阻值很大,過(guò)電壓時(shí)其阻值隨之變小。 閥式避雷器在正常的工頻電壓作用下火花間隙不被擊穿，但在雷電波過(guò)電壓下，避雷器的火花間隙被擊穿；碳化硅電阻的阻值隨之變得很小，雷電波巨大的雷電流順利地通過(guò)電阻流入大地中，電阻閥片對(duì)尾隨雷電流而來(lái)的工頻電壓呈現(xiàn)了很大的電阻，從而工頻電流被火花間隙阻斷，線路恢復(fù)正常運(yùn)行。由此可見(jiàn)，電阻閥片和火花間隙的密切配合使避雷器很像一個(gè)閥門(mén)，對(duì)于雷電流“閥門(mén)”打開(kāi)，對(duì)于工頻電流“閥門(mén)”則關(guān)閉，故稱(chēng)之為閥式避雷器。 FS系列閥式避雷器的結(jié)構(gòu)如圖2（a）示，此系列避雷器閥片直徑較小，通流容量較低，一般用于保護(hù)變配電設(shè)備和線路。FZ系列閥式避雷器的結(jié)構(gòu)如

6、圖2（b）示，此系列避雷器閥片直徑較大，且火花間隙并聯(lián)了具有非線性的碳化硅電阻，通流容量較大，一般用于保護(hù)35 kV及以上大、中型工廠中總降壓變電所的電氣設(shè)備。圖圖2閥式避雷器的結(jié)構(gòu)閥式避雷器的結(jié)構(gòu)(a) FS-10 閥式避雷器；閥式避雷器；(b) FZ-10 閥式避雷器閥式避雷器 磁吹閥式避雷器（FCD型）的內(nèi)部附有磁 裝置來(lái)加速火花間隙中電弧的熄滅，專(zhuān)門(mén)用來(lái)保護(hù)重要的或絕緣較為薄弱的設(shè)備，如高壓電動(dòng)機(jī)等。（2） 保護(hù)間隙和管式避雷器 保護(hù)間隙是最簡(jiǎn)單的防雷設(shè)備，其原理結(jié)構(gòu)如圖3所示。保護(hù)間隙一般用鍍鋅圓鋼制成，由主間隙和輔助間隙兩部分組成。主間隙做成角形的，水平安裝，以便滅弧。為了防止主間

7、隙被外來(lái)的物體短路而引起誤動(dòng)作，在主間隙的下方串聯(lián)有輔助間隙。因?yàn)楸Ｗo(hù)間隙滅弧能力弱，一般要求與自動(dòng)重合閘裝置配合使用，以提高供電的可靠性。圖圖3保護(hù)間隙保護(hù)間隙 管式避雷器的基本元件是安裝在產(chǎn)氣管內(nèi)的火花間隙，間隙由棒型和環(huán)型電極構(gòu)成，如圖4所示。管式避雷器由滅弧管內(nèi)間隙和外間隙組成。滅弧管一般用纖維膠木等能在高溫下產(chǎn)生氣體的材料制成。當(dāng)雷電波過(guò)電壓來(lái)臨時(shí)，管式避雷器的內(nèi)、外間隙被擊穿，雷電流通過(guò)接地線泄入大地。接踵而來(lái)的工頻電流產(chǎn)生強(qiáng)烈的電弧，電弧燃燒管壁并產(chǎn)生大量氣體從管口噴出，很快地吹滅電弧。同時(shí)外部間隙恢復(fù)絕緣，使滅弧管或避雷器與系統(tǒng)隔開(kāi)，系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行。圖圖4管式避雷器管式避雷器

8、因管式避雷器是靠工頻電流產(chǎn)生氣因管式避雷器是靠工頻電流產(chǎn)生氣體而滅弧的，如果開(kāi)斷的短路電流體而滅弧的，如果開(kāi)斷的短路電流過(guò)大，產(chǎn)氣過(guò)多超出滅弧管的機(jī)械過(guò)大，產(chǎn)氣過(guò)多超出滅弧管的機(jī)械強(qiáng)度時(shí)，會(huì)使其開(kāi)裂或爆炸，因此強(qiáng)度時(shí)，會(huì)使其開(kāi)裂或爆炸，因此管式避雷器通常用于戶外。管式避雷器通常用于戶外。 （3） 金屬氧化物避雷器 1)無(wú)間隙金屬氧化物避雷器（亦稱(chēng)壓敏避雷器）是20世紀(jì)70年代開(kāi)始出現(xiàn)的一種新型避雷器。與傳統(tǒng)的碳化硅閥式避雷器相比，無(wú)間隙金屬氧化物避雷器沒(méi)有火花間隙，且用氧化鋅（ZnO）代替碳化硅（SiC），在結(jié)構(gòu)上采用壓敏電阻制成的閥片疊裝而成，該閥片具有優(yōu)異的非線性伏安特性：工頻電壓下，它呈

9、現(xiàn)極大的電阻，有效地抑制工頻電流；而在雷電波過(guò)電壓下，它又呈現(xiàn)極小的電阻，能很好地泄放雷電流。 金屬氧化物避雷器具有保護(hù)特性好、通流能力強(qiáng)、殘壓低、體積小、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。目前金屬氧化物避雷器已廣泛地用于高、低壓電氣設(shè)備的保護(hù)。 氧化鋅避雷器銘牌的型號(hào)字母含義 例如HY5WS-17/50L：H-表示復(fù)合絕緣外套；Y-表示金屬氧化鋅避雷器；5-表示沖擊放電電流為5KA；W-表示無(wú)間隙；S-表示配電型；17表示避雷器的額定電壓為17KV；50表示避雷器的殘壓為50KV；L-表示帶脫離裝置氧化鋅避雷器。 2)有串聯(lián)間隙型金屬氧化物（氧化鋅）避雷器是在復(fù)合外套金屬氧化物避雷器內(nèi)的電阻片與一間隙件串聯(lián)組

10、成；間隙件是在一瓷環(huán)內(nèi)裝有兩個(gè)碟形電極。適用于中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)中 ，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障或弧光接地時(shí)，可能產(chǎn)生比較嚴(yán)重的暫態(tài)過(guò)電壓，且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，無(wú)間隙氧化鋅避雷器難于承受此種過(guò)電壓，而有串聯(lián)間隙的氧化鋅避雷器克服了上述缺點(diǎn)，在單相接地和較低幅值的弧光接地過(guò)電壓下，串聯(lián)間隙不動(dòng)作，使避雷器與系統(tǒng)隔離；在高于上述過(guò)電壓下，間隙放電，氧化鋅閥片優(yōu)異的伏安特性限制了避雷器兩端的殘壓，且通過(guò)避雷器的續(xù)流值很小，極易切斷，對(duì)變壓器的絕緣提供可靠保護(hù)。 - - G-高原地區(qū)，W-耐污型 標(biāo)稱(chēng)電流下的最大雷電沖擊殘壓 額定電壓 設(shè)計(jì)序號(hào) S-配電，Z-電站，R-保護(hù)電容器用 結(jié)構(gòu)特性：W-無(wú)間隙，C-有串聯(lián) 間隙，B-有并聯(lián)間隙 避雷器標(biāo)稱(chēng)放電電流（kA） Y-氧化鋅避雷器，YH-有機(jī)復(fù)合外套 金屬氧化物避雷器避雷器的銘牌含義避雷器的銘牌含義避雷器的試驗(yàn)項(xiàng)目及標(biāo)準(zhǔn)避雷器的試驗(yàn)項(xiàng)目及標(biāo)準(zhǔn)（1）測(cè)量絕緣電阻。采用2500V及以上兆歐表，35kV及以上，不低于2500M；35kV及以下，不低于1000M。 （2）測(cè)量直流1mA的電壓及該電壓75%值時(shí)的泄漏電流。對(duì)避雷器施加直流電壓，隨著電壓升高泄漏電流逐漸增大，當(dāng)電流值達(dá)到1mA時(shí)記下電壓值，然后將電壓降到該電壓值的75%并記下泄漏電流，其值不應(yīng)大于50A。