避雷器培訓(xùn)課件(DOC)

1、避雷器培訓(xùn)教材避雷器的作用是限制過(guò)電壓以保護(hù)電氣設(shè)備。避雷器的類(lèi)型主要有保護(hù)間隙、閥型 避雷器和氧化鋅避雷器。保護(hù)間隙主要用于限制大氣過(guò)電壓，一般用于配電系統(tǒng)、線路 和變電所進(jìn)線段保護(hù)。閥型避雷器與氧化鋅避雷器用于變電所和發(fā)電廠的保護(hù)， 在220KV及以下系統(tǒng)主要用于限制大氣過(guò)電壓，在超高壓系統(tǒng)中還將用來(lái)限制操作內(nèi)過(guò)電壓。一、保護(hù)間隙保護(hù)間隙，一般由兩個(gè)相距一定距離的、敞露于大氣的電極構(gòu)成，將它與被保護(hù)設(shè) 備并聯(lián)，如圖18-5所示，適當(dāng)調(diào)整電極間的距離（間隙），使其擊穿放電電壓低于被 保護(hù)設(shè)在絕緣的沖擊放電電壓，并留一定的安全裕度，設(shè)備就可得到可靠的保護(hù)。圖 1818-5 5 角型保護(hù)間隙及其

2、與被保護(hù)設(shè)備的連接1-圓鋼；2主間隙；3 輔助間隙；4被保護(hù)物；5保護(hù)間隙當(dāng)雷電波入侵時(shí)，主間隙先擊穿，形成電弧接地。過(guò)電壓消失后，主間隙中仍有正 常工作電壓作用下的工頻電弧電流（稱(chēng)為工頻續(xù)流）。對(duì)中性點(diǎn)接地系統(tǒng)而言，這種間 隙的工頻續(xù)流就是間隙處的接地短路電流。由于這種間隙的熄弧能力較差，間隙電弧往 往不能自行熄滅，將引起斷路器跳閘，這是保護(hù)間隙的主要缺點(diǎn)，也是其應(yīng)用受限制的 原因。此外，由于間隙敞露，其放電特性也受氣象和外界條件的影響。二、閥型避雷器閥型避雷器由裝在密封瓷套中的間隙（又稱(chēng)火花間隙）和非線性電阻（又稱(chēng)閥片） 串聯(lián)構(gòu)成，如圖186所示。閥片的電阻值與流過(guò)的電流有關(guān)，具有非線性特

3、性，電流 愈大電阻愈小，其伏安特性曲線如圖187所示。閥型避雷器分普通型和磁吹型兩類(lèi)。 普通型避雷器的火花間隙由許多如圖188所 示的單個(gè)間隙串聯(lián)而成。單個(gè)間隙的電極由黃銅板沖壓而成，兩電極間用云母墊圈隔開(kāi) 形成間隙，間隙距離為0.51.0mm這種間隙的伏秒特性（指一定沖擊電壓波形下，其電壓幅值與擊穿時(shí)間的關(guān)系）曲線很平坦且分散性較小、性能較好。單個(gè)間隙的工頻放 電電壓約為2.73.0kV。避雷器動(dòng)作后，工頻續(xù)流電弧被許多單個(gè)間隙分割成許多段短 弧，使其熄滅。減小工頻續(xù)流有利于間隙電弧的熄滅，因此在工頻電壓下，希望閥片有 較大的電阻，由于閥片電阻是非線性的，因而在很大的雷電壓通過(guò)時(shí)電阻值很小、

4、殘壓當(dāng)雷電流過(guò)去之后，在工頻電壓作用下，電阻值變得很大, 以利于火花間隙滅弧。利用閥片電阻的非線性特性，解決了既要降低殘壓又要限制工頻續(xù)流的矛盾，并且不致產(chǎn)生危險(xiǎn)的截波。磁吹型避雷器的火花間隙也由許多單個(gè)間隙串聯(lián)而成，但每個(gè)間隙的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，利用磁場(chǎng)使每個(gè)間隙中的電弧產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)（如旋轉(zhuǎn)或拉長(zhǎng)）來(lái)加強(qiáng)去游離，以提高間隙的 滅弧能力。磁場(chǎng)是由與間隙串聯(lián)的線圈所產(chǎn)生， 其原理接線見(jiàn)圖189。磁吹線圈兩端設(shè)置的輔助間隙的作用， 是為了消除磁吹線圈在沖擊電流通過(guò)時(shí)產(chǎn)生過(guò)大的壓降而使保 護(hù)性能變壞。在沖擊電壓作用下，主間隙被擊穿, 放電電流通過(guò)磁吹線圈，其上的壓降使輔助間隙 擊穿，放電電流便經(jīng)過(guò)輔助間隙、主

5、間隙和電阻 閥片而流入大地，使避雷器的壓降不致增大。當(dāng) 工頻續(xù)流通過(guò)時(shí)，磁吹線圈上的壓降減小，迫使 輔助間隙中的電弧熄滅，工頻續(xù)流也就很快轉(zhuǎn)入 磁吹線圈，產(chǎn)生磁場(chǎng)起吹弧作用。如前所述，閥型避雷器的火花間隙是由許多 單個(gè)間隙串聯(lián)而成，由于各間隙對(duì)地和對(duì)高壓端 隙上的分布將是不均勻的。為 充分發(fā)揮每個(gè)間隙的滅弧能 力，常在間隙組（若干間隙為 一組）上并聯(lián)適當(dāng)?shù)木鶋弘?阻。上述兩類(lèi)閥型避雷器，其 閥片的主要作用是限制工頻 續(xù)流，使間隙電弧能在工頻續(xù) 流第一次過(guò)零時(shí)就熄滅。它們 的電阻閥片都是金剛砂（SiC） 和結(jié)合劑燒結(jié)而成，稱(chēng)為碳化 硅閥片。電線圖188單個(gè)火花間隙圖 1818-6 6 閥型避雷器

6、原理結(jié)構(gòu)圖1 1-間隙；2 2非線性電阻不高（不會(huì)危及設(shè)備絕緣） 因而大大地限制了工頻續(xù)流存在寄生電容，故電壓在各間圖 1818 9 9 磁吹型避雷器的原理圖1 1主間隙 2 2輔助間隙 3 3磁吹 線圈 4 4電阻閥工作商隙圖1818 7 7 閥片電阻的 伏安特性曲線M3圖 18 10 FS3 10 型閥型避雷器結(jié)構(gòu)示意圖1 1密封橡皮；2 2壓緊彈簧；3 3 間隙;4 4閥片；5 5 瓷套；6 6 安裝卡子工作母線普通型避雷器的閥片是在低溫下燒結(jié)而成，非線性系數(shù)較低(約為0.2),但通流容 量小，不能承受持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的內(nèi)過(guò)電壓沖擊電流；磁吹型避雷器的閥片，是在高溫下 燒結(jié)而成，非線性系數(shù)較

7、高，但通流容量大，能用于限制內(nèi)部過(guò)電壓。目前我國(guó)生產(chǎn)的普通型避雷器有FS型和FZ型兩種型號(hào)。FS型避雷器，其通流容量 較小，主要用于保護(hù)小容量的3I0KV配電裝置中的電氣設(shè)備(如變壓器等)，圖18-10為FSA 10型避雷器結(jié)構(gòu)示意圖。FZ型避雷器，其特性較好、通流容量較大，主要用于保護(hù)大中型變電所的變壓器和 電容器等設(shè)備。對(duì)于FZ型避雷器：電壓低的，制成單體形式；35220KV的，由若干標(biāo) 準(zhǔn)單元串聯(lián)組組成，如FZ110J型避雷器(適用于110KV中性點(diǎn)接地系統(tǒng))就是由四 個(gè)FZ 30型的串聯(lián)而成，見(jiàn)圖1811(a)，110KV及以上電壓等級(jí)的閥型避雷器，在 其頂部裝有均壓環(huán)，以減少對(duì)地電容

8、引起的電壓不均勻現(xiàn)象。磁吹型避雷器主要有FCZ電站型和保護(hù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)用的FCD型。 圖1811(b)、 (c) 為FCZ3-220J型和FCZ-500J型避雷器的外型及安裝尺寸。圖 1818 1111 閥型避雷器外形及安裝尺寸( mmmm)(a(a) FZFZ 110J110J 型；(b b) FCZ3FCZ3 220J220J 型；( (c c) FCZFCZ500J500J三、氧化鋅避雷器氧化鋅避雷器，實(shí)際上是一種閥型避雷器，其閥片以氧化鋅(ZnO)為主要材料，加入少量金屬氧化物， 在高溫下燒結(jié)而成。 氧化鋅閥片具有很好的的伏安特性， 其非線 形系數(shù)a=0.020.05。圖1812示出SiC

9、避雷器、ZnO避雷器及理想避雷器的伏安特 性，以做比較。圖中，假定ZnO、SiC閥片在10KA電流下的殘壓相同；但在額定電壓(或滅弧電 壓)下，ZnO伏安特性曲線所對(duì)應(yīng)的電流一般在105A以下，可以近似認(rèn)為其續(xù)流為零， 而SiC伏安特性曲線所對(duì)應(yīng)的續(xù)流卻為100A左右。也就是說(shuō)，在工作電壓下ZnO閥片 可看作是絕緣體。ZnO避雷器與SiC避雷器相比較，由于ZnO避雷器采用了非線性?xún)?yōu)良的ZnO閥片, 使其具有許多優(yōu)點(diǎn)。(1) 無(wú)間隙、無(wú)續(xù)流。在工作電壓下，ZnO閥片呈現(xiàn)極大的電阻，續(xù)流近似為零， 相當(dāng)于絕緣體，因而工作電壓長(zhǎng)期作用也不會(huì)使閥片燒壞，所以一般不用串聯(lián)間隙來(lái)隔 離工作電壓。(2)通流

10、容量大。由于續(xù)流能量極少，僅吸收沖擊電流能量，故ZnO避雷器的通 流容量較大，更有利于用來(lái)限制作用時(shí)間較長(zhǎng)(與大氣過(guò)電壓相比)的內(nèi)部過(guò)電壓。(3)可使電氣設(shè)備所受過(guò)電壓降低。在相同雷電流和相同殘壓下，SiC避雷器只有 在串聯(lián)間隙擊穿放電后才泄放電流，而ZnO避雷器(無(wú)串聯(lián)間隙)在波頭上升過(guò)程中 就有電流流過(guò)，這就可降低作用在設(shè)備上的過(guò)電壓。(4) 在絕緣配合方面可以做到陡波、雷電波和操作波的保護(hù)裕度接近一致。(5)ZnO避雷器體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)方便。ZnO避雷器的主要特性常用起始動(dòng)作電壓及壓比等表示。起始動(dòng)作電壓又稱(chēng)轉(zhuǎn)折電壓，從這一點(diǎn)開(kāi)始，電流將隨電壓升高而迅速增加，也即其非線

11、性系數(shù)迅速進(jìn)入0.020.05的區(qū)域。通常以1mA時(shí)的電壓作為起始動(dòng)作電壓，其值約為其最大允許工作電壓 峰值的105%115%。壓比是指ZnO避雷器通過(guò)大電流時(shí)的殘壓與通過(guò)1mA直流電流時(shí)的電壓之比。例如，10KA壓比是指通過(guò)10KA沖擊電流時(shí)的殘壓 與通過(guò)lmA(直流)時(shí)的 電壓之比。壓比越小，意 味著通過(guò)大電流時(shí)的殘壓 越低， 則ZnO避雷器的保 護(hù)性能越好。目前，此值 約為1.62.00。目前生產(chǎn)的ZnO避雷 器，大部分是無(wú)間隙的。 對(duì)于超高壓避雷器或需大圖 1818 1313 ZnOZnO 避雷器有并聯(lián)間隙的原理圖圖 1818 1212 ZnZn0 0、SiCSiC 和理想避雷器伏安特

12、性曲線的比較旳S幅降低壓比時(shí)，也采用并聯(lián)或串聯(lián)間隙的方法；為了降低大電流時(shí)的殘壓而又不加大閥 片在正常運(yùn)行時(shí)的電壓負(fù)擔(dān)，以減輕閥片的老化，往往也采用并聯(lián)或串聯(lián)間隙的方法。圖1813表示ZnO避雷器有并聯(lián)間隙的原理圖。在正常情況下，間隙g是不導(dǎo)通 的，工作電壓由閥片電阻Ri和R2兩部分分擔(dān)，單個(gè)閥片上所受電壓較低。當(dāng)有雷擊或 操作過(guò)電壓作用時(shí)，流經(jīng)Ri、R2的電流迅速增大，Ri、R2上的壓降（殘壓）也隨之迅 速增加，當(dāng)R2上的殘壓達(dá)到某一值時(shí)，并聯(lián)間隙g被擊穿，R2被短接，避雷器上的殘 壓僅由Ri決定，從而降低了殘壓，也就降低了壓比。氧化鋅避雷器是一種新型避雷器。在國(guó)外技術(shù)發(fā)達(dá)的國(guó)家中，已用它來(lái)

13、取代有串聯(lián) 間隙的普通型避雷器和磁吹型避雷器。氧化鋅避雷器型號(hào)的含義如下：附加特征代號(hào)或方波電流（A）避雷器額定電壓444/420（rms）直流1mA參考電壓：597kV（用于線路）565kV（用于主變）操作沖擊電流殘壓（2kA峰值、波前時(shí)間30us）:864kV（用于線路）817.9kV（用于主變）雷電沖擊電流殘壓（10kA峰值、8/20us）:981kV（用于線路）930kV（用于主變）陡波沖擊電流殘壓（10kA峰值、波前時(shí)間1us）1137kV（用于線路）1075kV（用于主變）大電流沖擊耐受（4/10七，2次放電動(dòng)作）：100kA（峰值）系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式：中性點(diǎn)直接接地裝處的設(shè)計(jì)短路

14、電流為安裝方式：安裝在支架上a.大電流（0.2s）63kA（對(duì)稱(chēng)分量，rms）b.小電流（0.2s）800A（對(duì)稱(chēng)分量，rms）額定放電能量：15kJ/kV暫態(tài)過(guò)電壓能力：避雷器在注入標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的能量后，能耐受相當(dāng)于額定電壓數(shù)值的暫時(shí)過(guò)電壓10sa. 1s510.6kV 483kVb. 10s488.4kV 462kVc. 100s466.2kV 441kV瓷柱絕緣水平a. BIL（1.2/50乓）1675kV（峰值）b. SIL（250/2500s）1175kV（峰值）c. 1min工頻耐受電壓680kV（rms）安裝地點(diǎn)：戶(hù)外壓力釋放能力：我廠使用220 kV系統(tǒng)避雷器為戶(hù)外、單相、無(wú)間隙金屬氧化物避雷器。安裝在戶(hù) 外支架上220KV避雷器額定參數(shù):額定電壓:200 kV最高連續(xù)運(yùn)行電壓:146 kV標(biāo)稱(chēng)放電電流:10 kA在最高持續(xù)運(yùn)行電壓252人3 kV下的泄漏電流：1-3mA直流1mA參考電壓:290 kV操作沖擊電流殘壓:413 kV雷電沖擊電流殘壓:496 kV陡波沖擊電流殘壓:546 kV大電流沖擊耐受（4/10七，2次放電動(dòng)作）：100kA（峰值）長(zhǎng)持續(xù)