避雷器種類與參數(shù)講義[高等教學(xué)]

1、避雷器種類與參數(shù)講義 1旭日 1、避雷器的工作原理 工作原理： 避雷器實質(zhì)上是一種過電壓限制器，并聯(lián)連接在被保護 設(shè)備附近。 避雷器保護作用原理如圖所示。避雷器的擊穿電壓要比 被保護設(shè)備的低。當(dāng)過電壓波沿線路入侵并超過避雷器的放 電電壓時，避雷器首先放電把入侵波導(dǎo)入大地，限制了作用 于設(shè)備上的過電壓數(shù)值，從而保護了設(shè)備絕緣免遭擊穿破壞。 當(dāng)入侵波消失后，避雷器應(yīng)能自行恢復(fù)絕緣能力，以免造成 工頻接地短路事故。 避雷器避雷器 被保護設(shè)備被保護設(shè)備 過電壓波 2旭日 一、避雷器重要參數(shù) （1）絕緣強度自恢復(fù)能力：電氣設(shè)備絕緣強度與時間的關(guān)系， 即恢復(fù)到原來絕緣強度的快慢。 （2）伏秒特性：指電壓與

2、時間的對應(yīng)關(guān)系。 伏秒特性曲線是指在沖擊電壓波形一定的前提下，絕緣的 沖擊放電電壓與相應(yīng)的放電時間的關(guān)系曲線。 3旭日 （1）避雷器的伏秒特性的上限不得 高于電氣設(shè)備的伏秒特性的下限。 避雷器的伏秒特性避雷器的伏秒特性 電氣設(shè)備的最高工頻電壓電氣設(shè)備的最高工頻電壓 電氣設(shè)備的伏秒特性電氣設(shè)備的伏秒特性 2、避雷器的基本要求 4旭日 3 3、電力避雷器按放電類型分類：、電力避雷器按放電類型分類： 輔助間隙的作用：為防止主間隙被外物短接而造 成接地短路事故。 主間隙采用角形， 使工頻續(xù)流電弧在自身電動力 和熱氣流的作用下，易于上升被拉長而自行熄滅。 (1)保護間隙 主間隙主間隙 輔助輔助 間隙間隙

3、 由主間隙和輔助間隙構(gòu)成。 保護間隙，管式避雷器、閥型避雷器，氧化鋅避 雷器。 5旭日 等效電路 主間隙主間隙 輔助間隙輔助間隙 1 1圓鋼；圓鋼； 2 2主間隙；主間隙； 3 3輔助間隙；輔助間隙； 4 4被保護物；被保護物； 5 5保護間隙保護間隙 在正常情況下，保護間隙對地是絕緣的，并且絕緣強度低于所保護線路 的絕緣水平，因此，當(dāng)線路遭到雷擊時，保護間隙首先因過電壓而被擊穿， 將大量雷電流泄入大地，使過電壓大幅度下降，從而起到保護線路和電氣設(shè) 備的作用。 6旭日 保護間隙的優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、造價低。 缺點：1、伏秒特性曲線比較陡，與被保護設(shè)備的絕緣配合不理想； 2、同時放電時會產(chǎn)生截波，對

4、有線圈的設(shè)備造成危害。 3、弧滅能力差。 因此保護間隙主要用于10kV以下的配電線路中。 7旭日 （2）管型避雷器 管型避雷器實際是一種具有較高熄弧能力的保護間隙，它 由兩個串聯(lián)間隙組成，一個間隙在大氣中，稱為外間隙，其工 作就是隔離工作電壓，避免產(chǎn)氣管被流經(jīng)管子的工頻泄露電流 所燒壞；另一個裝設(shè)在氣管內(nèi)，稱為內(nèi)間隙或者滅弧間隙，原 理結(jié)構(gòu)見下圖 ： 8旭日 管式避雷器的缺點： （1）一般變壓器和其他設(shè)備絕緣的沖擊放電伏秒特性較 平，二者不能很好配合； （2）管型避雷器動作后工作母線直接接地形成截波，對 變壓器縱絕緣不利。 其放電特性受大氣條件影響較大，因此管型避雷器目前只用 于線路保護。 9

5、旭日 (2) 閥型避雷器 1)結(jié)構(gòu)： 由放電間隙和非線形電阻閥片組成，并密封在瓷管內(nèi)。 放電間隙是由若干個標(biāo)準(zhǔn)單個放電間隙（間隙電容）串聯(lián) 而成，并聯(lián)一組均壓電阻。 10旭日 等效電路 間隙電容間隙電容均壓電阻均壓電阻 閥片電阻閥片電阻 火 花 間 隙 組 閥 片 火 花 間 隙 組 11旭日 0 U R 閥電阻特性閥電阻特性 閥片電阻的伏安特性曲線 12旭日 (4) 氧化鋅避雷器(應(yīng)用最廣） 1) 構(gòu)造 閥片由微小氧化鋅晶粒為主要材料，加入一些金屬氧 化粉 ，經(jīng)過加工成氧化鋅電阻片。 2）伏安特性 氧化鋅電阻在實際應(yīng)用中最為重要的性能指標(biāo)是伏安 特性，如圖所示，該特性可大致劃分為三個工作區(qū):

6、即小電 流區(qū)、限壓工作區(qū)和過載區(qū)。 13旭日 小電流區(qū)，閥片中電流很小，呈現(xiàn)出高阻狀態(tài)。 限壓工作區(qū)，閥片中流過的電流較大，特性曲線平坦，壓敏 電阻發(fā)揮對過電壓的限壓作用。 過載區(qū)，閥片中流過的電流很大，特性曲線迅速上翹，電阻 顯著增大，限壓功能惡化，閥片出現(xiàn)電流過載。 14旭日 2) 氧化鋅避雷器特點 電阻片具有非線性，正常工作電 壓下，只有微安級電阻性電流流過， 避雷器的電阻非常大，泄漏電流非常 小；在過電壓時避雷器的電阻非常小， 大電流泄得越快越好；殘壓低，動作 快，安全可靠。 15旭日 1、避雷器的工作原理 避雷器 被保護設(shè) 備 接地體 采用避雷器來限制雷電過電壓或者操作過電壓，將電流

7、分入大地。 16旭日 氧化鋅避雷器優(yōu)點： (1)優(yōu)異的保護性能。MOA具有很好的非線性特性。 (2)大的通流能力。具有良好的吸收雷擊過電壓和暫 態(tài)過電壓的能力。 (3)較高的運行可靠性。 正常的工作狀態(tài)下接近 絕緣狀態(tài)，工頻續(xù)流僅 為微安級，能量釋放快 速恢復(fù)高阻狀態(tài)，運行 可靠性高，抗污穢能力 強。 ZnOZnO、SiCSiC和理想避雷器伏安特性曲線的比較和理想避雷器伏安特性曲線的比較 17旭日 圖圖2-27 2-27 復(fù)合外套復(fù)合外套ZnOZnO避雷器整體結(jié)構(gòu)示意圖避雷器整體結(jié)構(gòu)示意圖 1-1-硅橡膠裙套；硅橡膠裙套；2-2-金屬端頭；金屬端頭；3-ZnO3-ZnO閥片閥片 4-4-高分子填充材料；高分子填充材料；5-5-一環(huán)氧玻璃鋼芯棒；一環(huán)氧玻璃鋼芯棒； 6-6-吊環(huán)；吊環(huán)；7-7-環(huán)氧玻璃鋼筒；環(huán)氧玻璃鋼筒；8-8-法蘭法蘭 18旭日 目前國內(nèi)輸電線路主要采 用金屬氧化物避雷器(MOA)。 氧化鋅避雷器由一個或并聯(lián)的 兩個非線性電阻片疊合圓柱構(gòu) 成。它根據(jù)電壓等級由多節(jié)組 成，35110kV氧化鋅是單節(jié) 的，220kV氧化鋅是兩節(jié)的， 500kV氧化鋅是三節(jié)的，而 750kV氧化鋅則是四節(jié)的。 19旭日 500kV500kV變電站變電站 20旭日 氧化鋅避雷器的電氣特性參數(shù) 、