避雷器試驗(yàn)(36頁(yè)P(yáng)PT)

1、避避 雷雷 器器 試試 驗(yàn)驗(yàn) 一、避雷器的作用一、避雷器的作用 二、避雷器的型式、基本結(jié)構(gòu)和特二、避雷器的型式、基本結(jié)構(gòu)和特 性參數(shù)性參數(shù) 三、避雷器在運(yùn)行中的預(yù)防性試驗(yàn)三、避雷器在運(yùn)行中的預(yù)防性試驗(yàn) 一、避雷器的作用一、避雷器的作用 電力系統(tǒng)運(yùn)行的電氣設(shè)備除了承受正常運(yùn) 行電壓下的工頻電壓外，有時(shí)還會(huì)遭受到暫時(shí) 過(guò)電壓、操作過(guò)電壓和雷電過(guò)電壓的作用。由 于雷電過(guò)電壓和操作過(guò)電壓的幅值均會(huì)超過(guò)電 力設(shè)備的絕緣耐受水平，在過(guò)電壓的沖擊下， 會(huì)使設(shè)備絕緣損壞而導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生事故。因此 必須采取綜合措施來(lái)限制電力系統(tǒng)中的過(guò)電壓。 避雷器就是電力系統(tǒng)防雷保護(hù)措施之一。 電力系統(tǒng)過(guò)電壓可分為三類：電力系統(tǒng)

2、過(guò)電壓可分為三類： 1. 暫時(shí)過(guò)電壓：這類過(guò)電壓一般由單 相接地、甩負(fù) 荷或諧振等原因引起，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。 2. 操作過(guò)電壓：正常操作或故障時(shí)，會(huì)使系統(tǒng)由一種 穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N穩(wěn)定狀態(tài)而產(chǎn)生的電磁暫態(tài)過(guò) 程，從而產(chǎn)生過(guò)電壓。 3. 雷電過(guò)電壓：它分為以下三種： 1）感應(yīng)雷過(guò)電壓。Ug=25 Id h/s Id- 雷電流幅 值；s-距離 2）雷直擊輸電線路的導(dǎo)線或架空地線的雷電過(guò)電壓。 3）雷擊桿塔引起的反擊過(guò)電壓。由于桿塔本身的電感 和接地電阻的存在雷電流在桿塔導(dǎo)體電阻形成的壓降 產(chǎn)生的反擊電壓，通常要求桿塔接地電阻小于10歐姆。 為了使避雷器達(dá)到預(yù)期的保護(hù)效果，必須滿足兩個(gè) 基本要求：

3、1、絕緣強(qiáng)度的合理配合、絕緣強(qiáng)度的合理配合 要求 避雷器的沖擊放電電壓必須在一個(gè)確定的范圍內(nèi) 才能發(fā)揮保護(hù)作用。避雷器的沖擊放電電壓如果高于電 氣設(shè)備的絕緣水平，電氣設(shè)備就會(huì)損壞，避雷器就沒(méi)有 起到保護(hù)作用。雷電波的波形一般是：波頭時(shí)間為1.2或 1.5微秒；波尾時(shí)間為45微秒。 例如：10kV變壓器的工頻耐受電壓為35kV，雷電沖擊耐 受電壓為75kV；截波耐受電壓為85kV。 截波是指外間隙的放電，突然將沖擊波截?cái)喾Q為截 波，截波對(duì)有繞組的設(shè)備非常不利，因?yàn)閐i/dt的變化率 太大，對(duì)匝間絕緣容易損壞，因此電氣設(shè)備有一定的耐 受截波的能力。 2、絕緣強(qiáng)度的自恢復(fù)能力、絕緣強(qiáng)度的自恢復(fù)能力

4、避雷器一旦在沖擊電壓作用下放電，就會(huì) 造成電力系統(tǒng)對(duì)地短路，因?yàn)樗查g的雷電過(guò)電 壓雖已消失，但工頻電壓（工作電壓）卻相繼 作用在避雷器上，使其開(kāi)始通過(guò)工頻短路電流 入地，這樣發(fā)生的工頻電流通常稱為工頻續(xù)流， 它以電弧放電的形式出現(xiàn)。 避雷器應(yīng)當(dāng)具有自行切斷工頻續(xù)流和恢復(fù) 絕緣強(qiáng)度的能力使電力系統(tǒng)得以繼續(xù)正常工作。 二、避雷器的型式、基本結(jié)構(gòu)、工作原理二、避雷器的型式、基本結(jié)構(gòu)、工作原理 避雷器的型式：按結(jié)構(gòu)分為保護(hù) 間隙和管型避雷器、閥型避雷器：配 電型FS、變電站型FZ、磁吹型閥式避 雷器FCZ、保護(hù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的FCD和金 屬氧化物避雷器（Zn0）Y5W-100/260。 從結(jié)構(gòu)看：普通閥型避

5、雷器是由 串聯(lián)間隙、并聯(lián)電阻和閥片電阻組裝 在密封的瓷套內(nèi)，應(yīng)有良好的密封。 FZ、FCZ型避雷器工作原理 以下分析避雷器的工 作原理： 閥片的伏安特性：閥 片的電阻值是隨著電壓的 高低而改變阻值，電壓高 電流大，電壓低電流小， 雷電電壓高，阻值小，雷 電流順利通過(guò)，當(dāng)工頻電 壓 作用時(shí)，阻值變大，限 制了工頻續(xù)流，為間隙提 供熄滅電弧條件，避雷器 完成一次放電過(guò)程，它的 伏安特性如圖所示： 用公式表示則為：U=CIa I-避雷器的電流 C- 材料的常數(shù)，也和閥片的截面和高度有關(guān)； a-非線性系數(shù)，其值小于1，一般在0.2左右， a 愈小說(shuō)明閥片的非線性程度愈高。（并聯(lián)電阻的非線性 系數(shù)一般在

6、0.3-0.5范圍。 采用非線性電阻的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是閥片的伏安特性， 工頻電壓低時(shí)電阻大，沖擊電壓高時(shí)電阻小，很大的雷 電流I流過(guò)非線性電阻呈現(xiàn)很大的電導(dǎo)率，使避雷器上的 殘壓Uc不致過(guò)高。 當(dāng)雷電流過(guò)去后，加在閥片電阻上的電壓是工頻電 壓Ux時(shí)，非線性電阻變大，將工頻續(xù)流Ix限制到很小的 數(shù)值，為工頻續(xù)流過(guò)零時(shí)熄滅電弧創(chuàng)造條件，完成了一 次放電過(guò)程。非線性電阻像閥門一樣，起著自動(dòng)調(diào)節(jié)電 流的作用，這就是閥型避雷器的由來(lái)。 在雷電沖擊電壓作用下，由于雷電波頭 時(shí)間短1.5微秒，頻率高相當(dāng)于兆赫茲，電極 對(duì)地、對(duì)高壓端蓋部分寄生電容的影響，電壓 在各個(gè)間隙上的分布是不均勻，同時(shí)也受瓷套 表面的臟污

7、影響比較大，外瓷套電壓分布改變 時(shí)，間隙串的電壓分布也隨著改變，在工作電 壓下的放電不穩(wěn)定，（不允許在工頻電壓作用 下放電）在此情況下避雷器不能正常工作，必 須在串聯(lián)間隙上并聯(lián)電阻，使間隙之間的電壓 分布均勻，各個(gè)間隙的電壓基本相同，也稱為 均壓電阻 。在工作電壓作用下并聯(lián)電阻和閥 片流過(guò)正常的工作電流，電流是150-350微安 之間。 碳化硅避雷器（FS、FZ、FCZ） 的電氣特性參數(shù)： 1、雷電沖擊放電電壓（幅值，kV） 2、工頻放電電壓（有效值 kV） 3、滅弧電壓（有效值 kV） 指電弧熄滅 時(shí)的電壓。 4、額定電壓（系統(tǒng)的運(yùn)行電壓kV） 5、殘壓（波形10/20微秒 幅值 kV） 6

8、、荷電率表達(dá)式：正常施加電壓的幅 值（UC /U1mA）100% 荷電率一般取60%，荷電率高了，會(huì)加 速閥片的老化，使用壽命短，有時(shí)會(huì)引 起事故。 閥型避雷器的特點(diǎn) 當(dāng)雷電電壓作用在避雷器時(shí)，避雷器內(nèi)間隙放 電，將雷電流瀉放到大地（接地裝置）散流。 雷電流瀉放后工頻電流引下來(lái)（稱工頻續(xù)流）， 在工頻續(xù)流過(guò)零時(shí)電弧熄滅，避雷器完成一次 放電過(guò)程。它的特點(diǎn)是電壓高時(shí)電阻小； 電壓低時(shí)電阻大，主要是閥片非線性特 性決定的。類似于閥門一樣。 閥型避雷器試驗(yàn) 避雷器在制造組裝過(guò)程中可能帶進(jìn)的潮 氣；在運(yùn)輸過(guò)程中受損或并聯(lián)電阻震斷、 外部瓷套碰傷以及并聯(lián)電阻和閥片在運(yùn) 行中的老化；運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)出現(xiàn)劣化等

9、 情況，必須進(jìn)行性能指標(biāo)的試驗(yàn)。 普閥型避雷器試驗(yàn)項(xiàng)目： 1、絕緣電阻測(cè)試（2500伏搖表），絕緣 電阻數(shù)值一般在1000歐姆左右，與電壓 等級(jí)有關(guān)，與歷次實(shí)驗(yàn)比較 二、泄漏電流試驗(yàn) 需要高壓直流發(fā)生器，根據(jù)避雷器的電 壓等級(jí)進(jìn)行試驗(yàn)。施加電壓標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)規(guī) 程要求進(jìn)行測(cè)試，試驗(yàn)合格與否也是依 據(jù)規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)。測(cè)試結(jié)果完成后，進(jìn)行非 線性系數(shù)的計(jì)算，再判斷是否符合規(guī)程 要求。具體試驗(yàn)接線可以參照書中的接 線圖。 FS避雷器試驗(yàn) FS避雷器沒(méi)有并聯(lián)電阻僅做工頻放電電 壓試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)接線圖如下：10kV在26-31kV FZ、FCZ避雷器試驗(yàn) 試驗(yàn)項(xiàng)目：1、絕緣電阻；2直流泄漏電 流； 標(biāo)準(zhǔn)：400-600微

10、安； 非線性系數(shù)的計(jì) 算；分析判斷試驗(yàn)結(jié)果，根據(jù)規(guī)程要求 進(jìn)行分析判斷，非線性系數(shù)的判斷是否 合格。 閥型避雷器電氣參數(shù) 金屬氧化物避雷器（zNo） 金屬氧化物避雷器一般是無(wú)間隙的，內(nèi)部 結(jié)構(gòu)是由金屬氧化物閥片電阻以串聯(lián)和并聯(lián)的 方式，組裝在密封的純瓷套中或硅橡膠的外絕 緣瓷套。串聯(lián)是指閥片串成一個(gè)圓柱體型，放 在瓷套內(nèi)，頂部和低部用彈簧壓緊閥片不能松 動(dòng)（不能偏離圓柱體）。如果放電容量很大， 需要進(jìn)行雙柱或多柱閥片并聯(lián)使用，并聯(lián)多柱 的閥片必須進(jìn)行多柱的搭接，使其每柱閥片流 過(guò)的電流均勻。多柱閥片的避雷器大部分使用 在電壓等級(jí)較高的系統(tǒng)中，因?yàn)樵诔邏合到y(tǒng) 中的操作過(guò)電壓，對(duì)絕緣是有危害的，

11、所以需 要用無(wú)間隙金屬氧化物避雷器進(jìn)行保護(hù)。（炭 化硅避雷器不能保護(hù)操作過(guò)電壓，只能保護(hù)雷 電過(guò)電壓，因?yàn)槔纂娺^(guò)電壓時(shí)間短微秒級(jí)，操 作過(guò)電壓是毫秒級(jí)，時(shí)間長(zhǎng)、能量大，磁吹避 雷器也可以保護(hù)操作過(guò)電壓。） 無(wú)間隙金屬氧化物避雷器保護(hù)的特點(diǎn)是： 系統(tǒng)出現(xiàn)的各種過(guò)電壓只要超過(guò)氧化鋅避雷器 的起始動(dòng)作電壓（拐點(diǎn)電壓是工頻參考電壓）， 避雷器就動(dòng)作，將雷電沖擊或操作沖擊的電壓 幅值限制在設(shè)備絕緣耐受的水平。 例如：10kV 變壓器的雷電沖擊耐受水平： 75kV；截波耐受電壓85kV；工頻耐受電壓： 30kV。直流1mA參考電壓為24-25kV（25kV是 配電型） 10kV氧化鋅避雷器的持續(xù)運(yùn)行電壓1

12、3.6kV； 額定電壓是17kV；直流1mA參考電壓起始動(dòng)作 電壓是24kV。雷電沖擊殘壓是45kV 無(wú)間隙避雷器的起始動(dòng)作電壓為 氧化鋅避雷器的伏安特性曲線 氧化鋅避雷器特性參數(shù) 1、持續(xù)運(yùn)行電壓（kV）有效值； 2、氧化鋅避雷器額定電壓（kV）有效值。 3、雷電沖擊殘壓（kV）峰值； 4、工頻參考電流（mA）峰值； 5、工頻參考電壓（kV）有效值； 6、 1mA直流參考電壓（kV）和 75%U1 mA下的泄漏電流。 氧化鋅避雷器的型號(hào)說(shuō)明 接接 地地 裝裝 置置 一、接地裝置的作用：一、接地裝置的作用： 在電力系統(tǒng)中為了工作和安全的需要常需要將 電力系統(tǒng)及其電氣設(shè)備的某些部分與大地連接，這

13、 就是接地。 例如為了降低設(shè)備的絕緣水平，我國(guó)在110kV 及以上的電力系統(tǒng)中采用中性點(diǎn)直接接地的運(yùn)行方 式，這種接地稱為工作接地； 在發(fā)電廠、變電站和輸電線的桿塔都埋設(shè)接地 裝置，正常情況下流過(guò)工作接地電極的電流是不大 的不平衡電流，只是在系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)才會(huì)流 過(guò)高達(dá)數(shù)十千安的短路電流。 為了避免雷電的危害，避雷針、避雷線、避雷器等 防雷設(shè)施都必須配以相應(yīng)的接地裝置以便把雷電流導(dǎo)入 大地中，這種接地稱為防雷接地。流過(guò)防雷接地體的是 時(shí)間很短（一般為數(shù)十微妙）的雷電流，其值有時(shí)可達(dá) 數(shù)十至數(shù)百千安，稱為防雷接地。 為了保證人身安全，電氣設(shè)備的外殼必須接地，這 種接地稱為保護(hù)接地。 當(dāng)電氣設(shè)

14、備絕緣損壞而使外殼帶電時(shí)，流過(guò)保護(hù)接 地的故障電流應(yīng)使相應(yīng)的保護(hù)裝置動(dòng)作，切除已損壞的 設(shè)備，從而避免因電氣設(shè)備外殼帶電而造成觸電事故。 為了防止靜電對(duì)發(fā)電廠的易燃油、可燃油、天然氣 儲(chǔ)罐等的危險(xiǎn)作用而設(shè)置的接地，稱為防靜電接地。 任何接地極都存在接地電阻。接地電阻是電流I經(jīng) 接地極流入大地時(shí)，接地電極的電位V對(duì)I的比值，它主 要是大地所呈現(xiàn)的電阻，接地電阻的大小除了和大地的 結(jié)構(gòu)、土壤電阻率有關(guān)外，還和接地體的幾何尺寸和形 狀有關(guān)，在雷電沖擊電流流過(guò)時(shí)還和流過(guò)接地體的沖擊 電流的幅值和波形有關(guān)。 由于土壤電阻的存在，電流自接地極經(jīng)周圍土壤流 散時(shí)，會(huì)在土壤中產(chǎn)生壓降并形成一定的地表分布；見(jiàn)

15、圖：當(dāng)有電流通過(guò)接地體時(shí)，將使接地極及周圍的土壤 發(fā)熱；電流在接地電阻上的壓降將引起接地極電位升高， 可能使設(shè)備受到反擊過(guò)電壓的作用而損壞；電流離開(kāi)接 地體在地中擴(kuò)散時(shí)，在地面上出現(xiàn)的電位梯度會(huì)使人體 遭受接觸電壓和跨步電壓的作用，為此接地電阻值必須 加以控制。 通常110kV及以上交流系統(tǒng)的工作電阻值R以保證 短路電流I在接地體上的壓降不超過(guò)2000伏為原則。即 R應(yīng)小于0.5歐姆。 隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，故障時(shí)經(jīng)地網(wǎng)流散的 電流越來(lái)越大，地網(wǎng)的電位也隨之升高，由于接地裝 置的缺陷，主要是地網(wǎng)的腐蝕嚴(yán)重而造成的事故也屢 有發(fā)生，對(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行帶來(lái)極大的威脅，因 此接地裝置腐蝕問(wèn)題已引

16、起重視。 二、接地裝置的結(jié)構(gòu)二、接地裝置的結(jié)構(gòu) 接地裝置是由接地體和接地引下線組成的，是埋設(shè) 于土壤中的一組金屬導(dǎo)體。接地體是由n根垂直接地 極和n根水平接地極焊接為一體的組合電極，作成長(zhǎng) 圓形或橢圓形網(wǎng)格狀的接地網(wǎng)。在接地網(wǎng)上再焊接 出接地引下線（圓鋼、扁鋼或銅材）與電氣設(shè)備的 外殼和架構(gòu)相連接，稱為接地裝置。 一般水平接地極的埋設(shè)深度為0.6-0.8米；垂直接 地極的埋設(shè)深度是在水平接地體以下2.5米的深度 （接地規(guī)程要求），并與水平接地焊接牢固， 跨步電壓和接觸電壓： 當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)中流過(guò)接地故障電流時(shí)（最大 31kA的短路電流），接地裝置應(yīng)將短路電流瀉 放到大地土壤中散流時(shí)，在大地土壤中形成電 場(chǎng)分布，如圖靠近短路電流最近的地點(diǎn)，電位 分布最大，如果人正在巡視時(shí)，人的兩只腳步 之間的距離電位差，稱為跨步電壓。 在故障期間人正觸摸接地引下線時(shí)，腳與 手之間的電位差，接觸電壓。 接地裝置測(cè)試原理圖接地裝置測(cè)試原理圖 測(cè)試原理： 測(cè)量接地裝置的儀器是接地電阻測(cè)試 儀，大型接地裝置也可用工頻電壓發(fā)生器 進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量前先在土壤中埋設(shè)輔助電 極，輔助電極的測(cè)量線應(yīng)根據(jù)接地裝置的 最大對(duì)角線，應(yīng)選3-5倍的對(duì)角線距離進(jìn)行 放線，確定為電流接地極，然后在接地裝 置與輔助