避雷器培訓(xùn)課件

1、_避雷器培訓(xùn)教材避雷器的作用是限制過電壓以保護(hù)電氣設(shè)備。避雷器的類型主要有保護(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電壓，在超高壓系統(tǒng)中還將用來限制操作內(nèi)過電壓。一、保護(hù)間隙圖185 角型保護(hù)間隙及其與被保護(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185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

2、壓，并留一定的安全裕度，設(shè)備就可得到可靠的保護(hù)。當(dāng)雷電波入侵時(shí)，主間隙先擊穿，形成電弧接地。過電壓消失后，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（又稱火花間隙）和非線性電阻（又稱閥片）串聯(lián)構(gòu)成，如圖186所示。閥片的電阻值與流過的電流有關(guān)，具有非線性特性，電流愈大電阻愈小，其伏安特性曲線

3、如圖187所示。閥型避雷器分普通型和磁吹型兩類。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時(shí)電阻值很小、殘壓圖187 閥片電阻的伏安特性曲線圖188 單

4、個(gè)火花間隙圖186 閥型避雷器原理結(jié)構(gòu)圖1間隙；2非線性電阻不高（不會(huì)危及設(shè)備絕緣）。當(dāng)雷電流過去之后，在工頻電壓作用下，電阻值變得很大，因而大大地限制了工頻續(xù)流，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。圖1810 FS310型閥型避雷器結(jié)構(gòu)示意圖1密封橡皮；2壓緊彈簧；3間隙；4閥片；5瓷套；6安裝卡子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，其原理接線見圖189 。磁吹線圈

5、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時(shí)產(chǎn)生過大的壓降而使保護(hù)性能變壞。在沖擊電壓作用下，主間隙被擊穿，放電電流通過磁吹線圈，其上的壓降使輔助間隙擊穿，放電電流便經(jīng)過輔助間隙、主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。圖189 磁吹型避雷器的原理圖1主間隙2輔助間隙3磁吹線圈4電阻閥pian片如前所述，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)高壓端存在寄生電容，故電壓在各間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，

6、常在間隙組（若干間隙為一組）上并聯(lián)適當(dāng)?shù)木鶋弘娮琛Ｉ鲜鰞深愰y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，稱為碳化硅閥片。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)較高，但通流容量大，能用于限制內(nèi)部過電壓。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3l0KV配電裝置中的電氣設(shè)備（如變壓器等），圖1810為FS310型避

7、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)FZ30型的串聯(lián)而成，見圖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FCZ3220J型和FCZ500J型避雷器的外型及安裝尺寸。圖1811 閥型避雷器外形及安裝尺寸（mm）（a）FZ110J型

8、；（b）FCZ3220J型；（c）FCZ500J型三、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，在工作電壓下ZnO閥片可看作是絕緣體。ZnO避雷器與SiC避雷

9、器相比較，由于ZnO避雷器采用了非線性優(yōu)良的ZnO閥片，使其具有許多優(yōu)點(diǎn)。（1）無間隙、無續(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)間隙來隔離工作電壓。（2）通流容量大。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，更有利于用來限制作用時(shí)間較長(zhǎng)（與大氣過電壓相比）的內(nèi)部過電壓。（3）可使電氣設(shè)備所受過電壓降低。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（無串聯(lián)間隙）在波頭上升過程中就有電流流過，這就可降低作用在設(shè)備上的過電壓。（4）在絕緣配合

10、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)作電壓又稱轉(zhuǎn)折電壓，從這一點(diǎn)開始，電流將隨電壓升高而迅速增加，也即其非線性系數(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105115。圖1813 ZnO避雷器有并聯(lián)間隙的原理圖圖1812 ZnO、SiC和理想避雷器伏安特性曲線的比較壓比是指ZnO避雷器通過大電流時(shí)的殘壓與通過1mA直流電流時(shí)的電壓之比。例如，10KA壓比是指通過10KA沖擊電流時(shí)的殘壓與通過lmA（直流

11、）時(shí)的電壓之比。壓比越小，意味著通過大電流時(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，大部分是無間隙的。對(duì)于超高壓避雷器或需大幅降低壓比時(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R1和R2兩部分分擔(dān)，單個(gè)閥片上所受電壓較低。當(dāng)有雷擊或操作過電壓作用時(shí)，流經(jīng)R1、R2的電流迅速增大，R1、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

12、時(shí)，并聯(lián)間隙g被擊穿，R2被短接，避雷器上的殘壓僅由R1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：第四節(jié) 岱海電廠500KV、220KV避雷器介紹我廠使用500 kV系統(tǒng)避雷器為戶外、單相、無間隙金屬氧化物避雷器。避雷器安裝處的設(shè)計(jì)短路電流為50kA。500 kV避雷器使用參數(shù)：型號(hào)：Y20W-444/1063(用于線路) Y20W-420/1006(用于主變)額定電壓：444kV (用于線路) 420kV(用于主變)正常運(yùn)行電壓：318 318 最高連續(xù)運(yùn)行電壓：

13、355kV(rms) 335kV(rms) 標(biāo)稱放電電流：20 kA 在最高持續(xù)運(yùn)行電壓550/ kV下的阻性電流1mA， 全電流 6mA 6mA工頻參考電壓： 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（4/10ms，2次放電動(dòng)作）：

14、100kA（峰值）系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式：中性點(diǎn)直接接地安裝方式：安裝在支架上安裝地點(diǎn): 戶外壓力釋放能力：a.大電流（0.2s） 63kA（對(duì)稱分量，rms）b.小電流（0.2s） 800A（對(duì)稱分量，rms）額定放電能量： 15kJ/kV暫態(tài)過電壓能力：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)過電壓10s。a. 1s 510.6kV 483kVb. 10s 488.4kV 462kVc. 100s 466.2kV 441kV瓷柱絕緣水平a. BIL（1.2/50ms） 1675kV（峰值）b. SIL(250/2500ms) 1175kV（峰值）c. 1min工頻耐受電壓 680kV（rms）我廠使用220 kV系統(tǒng)避雷器為戶外、單相、無間隙金屬氧化物避雷器。安裝在戶外支架上 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)稱放電電流： 10 kA在最高持續(xù)運(yùn)行電壓252/ 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（4/10ms，2次放電動(dòng)作）： 100kA（峰值）長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間電流