整理3避雷器參數(shù)及選型原則

1、金屬氧化物避雷器的選擇避雷器是電力系統(tǒng)中主要的防雷保護裝置之一,只有正確地選擇 避雷器,方能發(fā)揮其應有的防雷保護作用.1無間隙金屬氧化物避雷器的選擇選擇的一般要求如下：(1) 應根據(jù)使用地區(qū)的氣溫、海拔、風速、污穢以及地震等條 件確定避雷器使用環(huán)境條件,并按系統(tǒng)的標稱電壓、系統(tǒng)最高電壓、 額定頻率、中性點接地方式,短路電流值以及接地故障持續(xù)時間等條 件確定避雷器的系統(tǒng)運行條件.(2) 根據(jù)被保護的對象確定避雷器的類型.(3) 按長期作用于避雷器上的最高電壓確定避雷器的持續(xù)運行 電壓.(4) 按避雷器安裝地點的暫時過電壓幅值和持續(xù)時間選擇避雷 器的額定電壓.(5) 估算通過避雷器的放電電流幅值,

2、選擇避雷器的標稱放電 電流.(6) 根據(jù)被保護設備的額定雷電沖擊耐受電壓和額定操作沖擊 耐受電壓,按絕緣配合的要求,確定避雷器的雷電過電壓保護水平和 操作過電壓保護水平.(7) 估算通過避雷器的沖擊電流和能量,選擇避雷器的試驗電 流幅值,線路放電耐受試驗等級及能量吸收水平.(8) 按避雷器安裝處最大故障電流,選擇避雷器的壓力釋放等級.(9) 按避雷器安裝處環(huán)境污染程度,選擇避雷器瓷套的泄漏比 距.(10) 按避雷器安裝的引線拉力、風速和地震等條件,選擇它的 機械強度.(11) 當避雷器不滿足絕緣配合要求時,可采取適當降低其額定 電壓或標稱放電電流等級或提升被保護設備的絕緣水平等補救舉措.2主要

3、特性參數(shù)選擇(1) 持續(xù)運行電壓Uc.中性點直接接地系統(tǒng)的相對地無間隙金 屬氧化物避雷器,其Uc可按不低于系統(tǒng)最高相電壓選取.在中性點非直接接地系統(tǒng),如單相接地故障能在10s以內(nèi)切除,其Uc仍可按不低于選取,但由于我國大局部中性點非直接接地系統(tǒng) 中允許帶接地故障運行2h以上,因此Uc可按以下原那么選?。?0s及以內(nèi)切除故障二工2h及以上切除故障 310kV 1.01.1Ul, 3566kV UOUl至于10s2h之間,可按2h以上選取,也可參照避雷器的工頻 電壓耐受特性曲線選取.(2) 額定電壓Ur.Ur是指避雷器兩端間的最大允許工頻電壓的有效值,是在60C溫度下注入規(guī)定能量后,能耐受額定電壓

4、Ur10s,隨后在Uc下,耐受30min,能保持熱穩(wěn)定.(3) 暫時過電壓Ur.暫時過電壓UT是確定避雷器額定電壓之依 據(jù),在選擇UT時,主要考慮單相接地,甩負荷和長線電容效應所引起 的工頻電壓升高,幅值可按以下條件選取. 中性點非直接接地系統(tǒng)：310kV UT=1.1Um3566kV, UT二Um 中性點直接接地系統(tǒng)：110220kV- ；線路側(cè)】廠(4) 相對地避雷器的額定電壓.相對地避雷器的額定電壓可按表1確定.和避富器的額定電壓接地方式非直接接地1陽及以內(nèi)切除故障大于10s切除故障1系統(tǒng)標稱電 壓(kV)3610356636103566Ur(kV)4813427251017r 5490

5、(5) 工頻電壓耐受時間特性.避雷器的工頻電壓耐受時間特 性,是其在吸收了規(guī)定的過電壓能量之后耐受暫時過電壓的水平.中性點直接接地系統(tǒng)中用的避雷器,或是帶接地故障自動切除裝置系統(tǒng) 中用的避雷器,可耐受等于其額定電壓的暫時過電壓10s,假設暫時過電壓作用時間長,其耐受的幅值就低,反之就高.故假設暫時過電壓作 用時間短于或大于10s或其幅值低于或高于避雷器的額定電壓, 即可 用該避雷器的工頻耐受時間特性曲線進行校核.(6) 標稱放電電流.國標 GB11032?金屬氧化物避雷器技術(shù)規(guī) 范?規(guī)定的避雷器標稱放電電流IB,如表2所列.表2避雷器標稱放電電克避雷器類型系統(tǒng)標稱電壓有效值(田)標稱放電電流峰

6、值(kA)電機和變壓器中性點3 5001.01 低壓0. 220. 381.5電機3202. 51 配電3105聯(lián)補償電容3665(7) 保護水平與絕緣配合系數(shù).雷電過電壓保護水平是下面兩 項較高者： 標稱放電電流下的最大殘壓. 陡坡沖擊電流下的最大殘壓除以1.15(指油浸絕緣類電器,其 它類電氣設備可有不同系數(shù)).操作過電壓的保護水平是操作沖擊電流下的最大殘壓.按慣用法進行絕緣配合時,設備的絕緣水平與避雷器保護水平比 值為配合系數(shù).a. 雷電過電壓配合系數(shù)：避雷器緊靠被保護設備時1.25避雷器非緊靠被保護設備時1.4b. 操作過電壓配合系數(shù)1.15避雷器的選擇與安裝雷鳴閃電,是常見的自然現(xiàn)象

7、.由于社會經(jīng)濟的開展,一方面高 樓林立,且越來越高,使地面與雷云之間的距離縮短；另方面,工廠、 汽車等排出的廢氣越來越多,污染了空氣,使空氣中的微粒增加,既 利于雷云的形成,也利于雷電流的傳導.所以,多雷的珠江三角洲, 雷越來越多、越來越強、越來越低,給人們的生產(chǎn)和生活帶來極大的 威脅.每年因雷擊造成的建筑物或設備的損壞越來越嚴重. 不少單位、 家庭都遭受雷電的威脅和侵襲,使人們逐步意識到防雷的重要性. 雷 電災害分直擊雷和感應雷兩種,建筑物上安裝符合要求的避雷針帶,能比擬有效地預防直擊雷的侵害.感應雷害是避雷針帶 所不能防御的.感應雷侵害的范圍廣,它不管建筑物的高矮,只要有 電源線或訊號線引

8、入的地方,數(shù)公里以外產(chǎn)生雷電,都有可能受到感 應,使設備遭受損壞.在電力配電線路中,常用的避雷器有：閥型避雷器、管型避雷 器、氧化鋅避雷器等,低壓配電系統(tǒng)提倡選用低壓氧化鋅避雷器.氧 化鋅閥片在正常運行電壓下,閥片的電阻很高,僅可通過微安級的泄 漏電流.但在強大的雷電流通過時,卻呈現(xiàn)很低的電阻,使其迅速泄 入大地,實現(xiàn)限壓分流的目的.閥片上的殘壓幾乎不隨通過電流的大 小而變化,時常維持在小于被保護電器的沖擊試驗電壓, 使設備的絕 緣得到保護,雷電流過后又恢復到原絕緣狀態(tài).氧化鋅避雷器具有優(yōu)異的非線性伏安特性, 殘壓隨沖擊電流波頭時間的變化特性平穩(wěn),陡波響應特性好,沒有間隙擊穿特性和滅弧 問題.

9、其電阻片單位體積吸收能量大,還可以并聯(lián)使用,所以在保護 超高壓長距離輸電系統(tǒng)和大容量電容器組特別有利.對于低壓配電網(wǎng)的保護也很適合,是低壓配電網(wǎng)的主要保護舉措.在避雷器使用前,都應該對其有關(guān)技術(shù)參數(shù)進行測量,以保證 避雷器安裝質(zhì)量.1 絕緣電阻的測量對35kV及以下氧化鋅避雷器用2500V兆歐表搖測,每節(jié)的 絕緣電阻應不低于1000MD .進口氧化鋅避雷器每節(jié)的絕緣電阻一般按廠家的標準. 如日本 明電舍規(guī)定：對ZSE C2Z型294kV氧化鋅避雷器應使用1000V 兆歐表,絕緣電阻不低于 2000MR .2測量直流和泄漏電流測量直流電壓UimA及75 % UimA電壓下的泄漏電流,目的是 為了

10、檢查其非線性特性及絕緣性能.UimA為試品通過1mA直流時,被試避雷器兩端的電壓值. ?規(guī)程?規(guī)定：1mA電壓值UimA與初始值比擬,變化應不大于±5%.0.75U 1mA電壓下的泄漏電流應不大于 50 A.也就是說,在電壓降 低25 %時,合格的氧化鋅避雷器的泄漏電流大幅度降低, 從1000 降至50 A以下.假設U1mA電壓下降或0.75U 1mA下泄漏電流明顯增大,就可能 是避雷器閥片受潮老化或瓷質(zhì)有裂紋.測量時,為預防外表泄漏電流的影響,應將瓷套外表擦凈或加屏蔽舉措,并注意氣候的影響.一般 氧化鋅閥片UimA的溫度系數(shù)約為0.050.17 %/C,即溫度每 增高10 C, U

11、1mA約降低1 %,必要時可進行換算.3 運行電壓下交流泄漏電流測量用LCD - 4型檢測儀可以測得運行電壓下避雷器的泄漏電流全電流及其有功分量阻性電流和無功分量容性電流、功率損耗Px等.試驗研究說明：當氧化鋅避雷器閥片受潮或老化時,阻性電流 幅值增加很快,因此監(jiān)測阻性電流可以有效地監(jiān)測避雷器絕緣狀況.?規(guī)程?規(guī)定：當泄漏電流有功分量增加到 2倍初始值時,應 停電進行檢查.國內(nèi)有些單位自己制定了某些判斷標準,如有的單位 規(guī)定,當330kV氧化鋅避雷器的阻性電流峰值超過 0.3mA、110 220kV ,氧化鋅避雷器的阻性電流峰值超過 0.2mA或測量值較初始 值明顯增加時,應進行停電試驗,以判

12、斷絕緣優(yōu)劣.低壓架空線路分布很廣,尤其在多雷區(qū)單獨架設的低壓線路, 很容易受到雷擊.同時,低壓架空線直接引入用戶時,低壓設備絕緣 水平很低,人們接觸的時機又多,因此必須考慮雷電沿著低壓線侵入 屋內(nèi)的防雷保護舉措.其具體舉措如下：1 310kV Y/Y或Y/Y接線的配電變壓器,宜在低壓 側(cè)裝一組閥型避雷器或保護間隙.變壓器低壓側(cè)為中性點不接地的情 況,應在中性點處裝設擊穿保險器；2對于重要用戶,宜在低壓線路引入室內(nèi)前50m 處,安裝一組低壓避雷器,入室后再裝一組低壓避雷器；(3 )對于一般用戶,可在低壓進線第一支持物處,裝一組低 壓避雷器或擊穿保險器,亦可將接戶線的絕緣子鐵腳接地,其工頻接 地電

13、阻不應超過30 Q ;(4 )對于易受雷擊的地段,直接與架空線路相連接的電動機 或電度表,宜加裝低壓避雷器或間隙保護,間隙距離可采用1.52mm,也可以采用通訊設備上用的500V放電間隙保護.電源避雷器原那么上與負載并聯(lián),目的是把雷電電壓峰值限制在 電器可以承受的范圍內(nèi).在比擬篩選合格的避雷器后,在安裝時還應 考慮線路敷設和接地處理問題.根據(jù)保護對象,對雷電壓敏感情況, 適度考慮屏蔽處理.屏蔽是指利用各種屏蔽體來阻擋、 衰減施加在電 子設備上的電磁干擾和過電壓能量. 屏蔽可以大到整棟樓層,小到設 備機房、電纜線等.測量結(jié)果說明：電纜屏蔽一端接地,可將高頻干 擾電壓降低一個數(shù)量級,屏蔽兩端接地,

14、可降低兩個數(shù)量級.因此, 屏蔽處理是線路敷設和避雷器安裝必不可少的一項內(nèi)容.避雷器安裝后,必須提供良好的接地裝置,使雷電流迅速流向 大地.對于通信系統(tǒng)的直接接地,計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的邏輯接地,與電 源的工作接地、平安接地應該作等電位處理.由廣東省各市雷電災害調(diào)查統(tǒng)計表中各項調(diào)查數(shù)據(jù)可知,感應雷所造成的經(jīng)濟損失,遠比直擊雷造成的損失大得多.因此,在完善 建筑物防直擊雷設施的同時,亦應著重考慮設備的防感應雷設施, 達到綜合防雷要求,將雷電所帶來的經(jīng)濟損失降到最低程度并聯(lián)電容器裝置保護用氧化鋅避雷器的選型問題1以往只考慮操作過電壓和雷電過電壓水平的避雷器選型及弊端國家標準規(guī)定,系統(tǒng)供電端電壓應略高于系統(tǒng)

15、的標稱電壓或額定電壓Un的K倍,即K= UmKUn Um是系統(tǒng)最高電壓.電氣設 備的絕緣應能在Un下長期運行.220kV及以下系統(tǒng)的K為1.15,330kV 及以下系統(tǒng)的K= 1.1.避雷器設計的初期也遵守上述原那么.氧化鋅避雷器之前是SiC避雷器.10kV及以下SiC避雷器的滅弧電 壓設計是定在系統(tǒng)最高運行電壓的 1. 1倍；35kVSiC避雷器的滅弧 電壓等于系統(tǒng)最高電壓；110kV及以上SiC避雷器的滅弧電壓為系統(tǒng) 最高電壓的80%.對應以上的倍數(shù)分別有110%避雷器、100%避雷 器和80%避雷器.我國使用氧化鋅避雷器初期,其額定電壓是以SiC避雷器的滅弧 電壓為參考作設計的.早期的

16、6kV、10kV和35kV避雷器均遵守上述 原那么,如：Y5WR7. 6/26、Y5WR12. 7/45、Y5WR41/130.而 最大長期工頻工作電壓為系統(tǒng)最高相電壓,如 Y5WR12. 7/45為：額定電壓暑Ur=b 15X I0XU 112. 7 kV持續(xù)運行電壓Uc-L 15X10/76* 7 kV2 保證在單相接地過電壓下運行且電力系統(tǒng)平安情況下的避雷器選 型及必要性從平安運行角度,避雷器的額定電壓的選擇還應遵守如下原那么： 氧化鋅避雷器的額定電壓, 應該使它高于其在安裝處可能出現(xiàn) 的工頻暫態(tài)電壓.在110kV及以上的中性點接地系統(tǒng)中是可以按上述 方法選擇的.在110kV及以下的中性

17、點非直接接地系統(tǒng)中,電力部門規(guī)程規(guī) 定在單相接地情況下允許運行2h,有時甚至在斷續(xù)地產(chǎn)生弧光接地 過電壓情況下運行2h以上才能發(fā)現(xiàn)故障,這類系統(tǒng)的運行特點對氧 化鋅避雷器在額定電壓下平安運行 10s構(gòu)成嚴重威脅.且氧化鋅避雷 器與 SiC 避雷器結(jié)構(gòu)、設計不同后者是有間隙滅弧,前者沒有間隙 或者只有隔流間隙 ,使得實踐中氧化鋅避雷器出現(xiàn)熱崩潰甚至嚴重 的爆炸事故.面對這種情況,許多供電局、電力設計院根據(jù)各地的電 網(wǎng)條件提出了許多類型的額定電壓值如14. 4kV, 14. 7kV等.而在屢次國標討論稿中動作負載試驗中耐受10s的額定電壓規(guī)定提高至1. 21. 3倍,使氧化鋅避雷器對中性點非直接接

18、地系統(tǒng)工況 的適應水平有所提升.而由于氧化鋅避雷器的額定電壓選擇過低, 使避雷器在單相接地 過電壓甚至許多暫態(tài)過電壓下工作出現(xiàn)平安事故. 電力部平安監(jiān)察及 生產(chǎn)協(xié)調(diào)司對避雷器提出修改意見. 文中要求對新裝設的366kV電壓等級無間隙氧化鋅避雷器持續(xù)運行電壓UC和額定電壓Ur按 表1所列值選擇,而同時保護性能不能降低耒1氣化鋅避雷器持續(xù)運行電壓仇幾和額定電壓UJ值中性點接地方式ur不 >l5JSkV 接地胡kFLllULIlh ZT) lJUnb(L<U/jUra(Um. -/T) UUJL3VJ /T>% /T)括號內(nèi)數(shù)據(jù)適用于發(fā)電機和變壓器中性點氧化鋅避雷器,Um為系統(tǒng)標準

19、電壓的1.05-1.10倍而在通報發(fā)布與新標準修訂的過渡階段,對中性點非接地系統(tǒng)的 氧化鋅避雷器額定電壓、持續(xù)運行電壓的選擇提出了如下設計規(guī)那么：額定電壓在參考SiC避雷器滅弧電壓設計根底上乘以1.2-1.3倍,持續(xù)運行電壓為系統(tǒng)運行最高線電壓.這樣各種電壓等級電容器用避雷器的額定電壓數(shù)據(jù)如下：6kV額定電壓型號為 Y5WR-10/27 :Ur = 6Xl. 15Xh IXL 3=10kVWkV額定電壓型號為Y5WR-17/45：Ur=10Xh 15X1. lXL317kV35kV額定電壓瓏號為Y5WR 51/134：Ur = 35X 1, 15XL2551kV上述根本數(shù)據(jù)由于沒有統(tǒng)一標準,避

20、雷器廠家及使用單位在設計 制造中會有出入.3貫徹2000年版新標準,平安、合理地對避雷器進行選型的現(xiàn)實性在我國2000年新標準中GB11032-2000,額定電壓的選擇上 述1.2-1.3倍原那么得到了認可,但持續(xù)運行電壓的選擇那么出現(xiàn)了新規(guī) 定：從反映避雷器使用壽命的參數(shù)1.5Un/U imA作為參考值選擇設計避雷器持續(xù)運行電壓.以國內(nèi)避 雷器的設計、制造水平,一般 n值為80%,故持續(xù)運行電壓選擇為 額定電壓的0. 8倍.這一點我們從伏安曲線的小電流區(qū)上看,是有 根據(jù)的.這樣新標準中電容器裝置用避雷器選型參數(shù)如表2.« 2電容器裝用避番砂選型參數(shù)電壓器級1 kV額定電壓持續(xù)運打k

21、V電 IfikV6YSWR-10/2710810Y5WR47/451713,635Y5WR 51 仙5110.866Y：WR 90/2369072這樣,在實踐中根據(jù)具體條件進行模擬計算或按經(jīng)驗慣例對避雷 器進行選型時,應考慮單相接地運行 1h 的過電壓水平.但用戶中的 技術(shù)協(xié)議甚至電力設計院圖紙中出現(xiàn)了許多與上述值有細微差異的 額定電壓值,我認為是不必要的如 10kV 中出現(xiàn) 165kV、167kV 等.理由是實際設計避雷器過程中,額定電壓值在伏安曲線中是 在小電流區(qū)里面,均小于 UlmAA值,追求細微之差在實際避雷器設 計中得不到實現(xiàn)； 另外從下面論述可知, 根據(jù)新國標要求選擇才能在 許可過

22、電壓下平安使用這是指不接地系統(tǒng).4 按 2000 年版新標準中非接地系統(tǒng)氧化鋅避雷器選型的科學性41 額定電壓的選擇應按施加到避雷器端子間的最大允許工頻電壓 有效值選擇、 設計, 此時能在所規(guī)定的動作負載試驗中確定的暫態(tài)過 電壓下正確地工作. 持續(xù)運行電壓的選擇必須是允許持久地施加于避 雷器端子間的有效值. 此時工頻放電電壓要足夠高, 以免在被保護設 備的絕緣能耐受不需保護的操作過電壓下動作, 延長使用壽命, 且必 須考慮到我國現(xiàn)階段制造氧化鋅避雷器的荷電率與殘壓的實際水平. 42 但凡工頻電壓升高較嚴重的處所或是設備絕緣試驗電壓較高的 條件所允許, 就應選擇較高的氧化鋅避雷器額定電壓. 工頻

23、參考電壓 的選擇應等于或大于額定電壓.這兩點在新國標要求中都較好地滿 足,下面計算也可發(fā)現(xiàn)是滿足過電壓要求的.國標要求,要保證單相 接地運行 2h 不動作.最嚴重情況是當單相接地與甩負荷同時發(fā)生,此時理論計算可能出現(xiàn)的最大過電壓為 1. 99倍,那么選取的氧化鋅避 雷器容許持續(xù)運行電壓UC 有效值如下：6kV； Uc>l* 99X6XL9 kVWkV:Url>f)9xlOXL 15八心=13 2kr35kV：U$b 99X35X1* 15/7T國標按荷電率為0. 8選取額定電壓即Ur1. 25 UC,均滿 足要求.如果按躲開概率較高的弧光接地和諧振過電壓, 那么額定電壓 應滿足：6

24、kV：Ur>2. 5U<-2< 5X6XL 15/x 3& I Ok Vmkv：uy去5 skv35kV：U2. 5 Ce -5ikV再按n = 0. 8選擇持續(xù)運行電壓,也滿足要求.綜上所述,避雷器選型問題的主要難點是確定暫時過電壓的范圍 問題,既要保證在較高的操作過電壓及大氣過電壓下平安、可靠地動作,又要保證在暫時過電壓下閥片不動作.現(xiàn)階段避雷器的選型和設 計必須保證2h單相接地時出現(xiàn)的系統(tǒng)最高過電壓氧化鋅避雷器不動 作,否那么氧化鋅避雷器會出現(xiàn)熱崩潰甚至爆炸事故.故在不接地系統(tǒng) 中根據(jù)新要求選擇是適宜的.但在經(jīng)消弧線圈接地的電容器裝置中,接地過電壓會低許多,這時

25、可根據(jù)實際模擬計算選擇較低的額定電壓 及持續(xù)運行電壓使氧化鋅避雷器在較低的操作過電壓下動作,保護電容器裝置,但如果不方便模擬,也可按不接地系統(tǒng)選擇,因電容器極 對地絕緣已考慮能滿足單相接地 2h要求.在小于額定電壓下工作, 避雷器不動作也不會導致過電壓損害電容器裝置.總之,這是由于氧化鋅閥片不帶串聯(lián)間隙直接串聯(lián), 導致氧化鋅 避雷器電阻片不能承受甚至超過 1.99倍的過電壓,導致以SiC滅弧 電壓作為參考選擇的氧化鋅避雷器額定電壓不能滿足要求, 必然要升 高才能保證避雷器平安工作,如沒有實際模擬數(shù)據(jù),以國家標準精神 中表達的推薦值較適宜,由于它滿足了極限要求.氧化鋅避雷器的選型方法二2保證在單相接地過電壓下運行且電力系統(tǒng)平安情況下的避雷器選 型及必要性從平安運行角度