避雷器結(jié)構(gòu)及原理基礎(chǔ)知識(shí)

1、避雷器結(jié)構(gòu)及原理基礎(chǔ)知識(shí)避雷器結(jié)構(gòu)及原理基礎(chǔ)知識(shí)避雷器的定義避雷器的定義 能釋放雷電或兼能釋放電能釋放雷電或兼能釋放電力系統(tǒng)操作過(guò)電壓能量、保護(hù)力系統(tǒng)操作過(guò)電壓能量、保護(hù)電氣設(shè)備免受瞬時(shí)過(guò)電壓（雷電氣設(shè)備免受瞬時(shí)過(guò)電壓（雷電過(guò)電壓、操作過(guò)電壓、工頻電過(guò)電壓、操作過(guò)電壓、工頻暫態(tài)過(guò)電壓沖擊）危害，又能暫態(tài)過(guò)電壓沖擊）危害，又能截?cái)嗬m(xù)流，不致引起系統(tǒng)接地截?cái)嗬m(xù)流，不致引起系統(tǒng)接地短路的電器裝置短路的電器裝置 。 避雷器的作用避雷器的作用 避雷器是變電站保護(hù)設(shè)備免遭雷電沖擊波襲擊的設(shè)備避雷器是變電站保護(hù)設(shè)備免遭雷電沖擊波襲擊的設(shè)備。當(dāng)沿線路傳入變電站的雷電沖擊波超過(guò)避雷器保護(hù)水平。當(dāng)沿線路傳入變電站

2、的雷電沖擊波超過(guò)避雷器保護(hù)水平時(shí)，避雷器首先放電，并將雷電流經(jīng)過(guò)良導(dǎo)體安全的引入時(shí)，避雷器首先放電，并將雷電流經(jīng)過(guò)良導(dǎo)體安全的引入大地，利用接地裝置使雷電壓幅值限制在被保護(hù)設(shè)備雷電大地，利用接地裝置使雷電壓幅值限制在被保護(hù)設(shè)備雷電沖擊水平以下，使電氣設(shè)備受到保護(hù)。沖擊水平以下，使電氣設(shè)備受到保護(hù)。避雷器的作用避雷器的作用（1 1）當(dāng)電網(wǎng)由于雷擊出現(xiàn)）當(dāng)電網(wǎng)由于雷擊出現(xiàn)瞬時(shí)脈沖電壓時(shí)，防雷器在瞬時(shí)脈沖電壓時(shí)，防雷器在納秒內(nèi)導(dǎo)通。納秒內(nèi)導(dǎo)通。 （2 2）防雷器在納秒內(nèi)導(dǎo)通，）防雷器在納秒內(nèi)導(dǎo)通，將脈沖電壓短路于地泄放，將脈沖電壓短路于地泄放，后又恢復(fù)為高阻狀態(tài)，后又恢復(fù)為高阻狀態(tài)，從而不影響用戶設(shè)

3、備的供電。從而不影響用戶設(shè)備的供電。 電力避雷器的涉及的幾個(gè)指標(biāo)電力避雷器的涉及的幾個(gè)指標(biāo)的涉及的幾個(gè)指標(biāo)的涉及的幾個(gè)指標(biāo)（1 1）伏秒特性：指電壓與時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。）伏秒特性：指電壓與時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。（2 2）工頻續(xù)流：指雷電壓或過(guò)電壓放電結(jié)束）工頻續(xù)流：指雷電壓或過(guò)電壓放電結(jié)束 ，但，但工頻電壓仍作用在避雷器上，使其流過(guò)的工頻短路接工頻電壓仍作用在避雷器上，使其流過(guò)的工頻短路接地電流。地電流。（3 3）絕緣強(qiáng)度自恢復(fù)能力：電氣設(shè)備絕緣強(qiáng)度與時(shí)）絕緣強(qiáng)度自恢復(fù)能力：電氣設(shè)備絕緣強(qiáng)度與時(shí)間的關(guān)系，即恢復(fù)到原來(lái)絕緣強(qiáng)度的快慢。間的關(guān)系，即恢復(fù)到原來(lái)絕緣強(qiáng)度的快慢。（4 4）避雷器的額定電壓：把工

4、頻續(xù)流第一次過(guò)零后，）避雷器的額定電壓：把工頻續(xù)流第一次過(guò)零后， 間隙所能承受的，不至于引起電弧重燃的最大工頻電間隙所能承受的，不至于引起電弧重燃的最大工頻電壓，又稱電弧電壓。壓，又稱電弧電壓。 避雷器的分類避雷器的分類常用的避雷器有：閥式、管式、保護(hù)間隙、金常用的避雷器有：閥式、管式、保護(hù)間隙、金屬氧化物等。屬氧化物等。1 1、閥式避雷器：閥式避雷器主要、閥式避雷器：閥式避雷器主要分為普通閥式避雷器和磁吹閥式避分為普通閥式避雷器和磁吹閥式避雷器倆大類，普通閥式避雷器有雷器倆大類，普通閥式避雷器有FSFS和和FZFZ倆系列。磁吹閥式避雷器倆系列。磁吹閥式避雷器有有FCDFCD和和FCZFCZ倆

5、系列。避雷器符倆系列。避雷器符號(hào)的含義：號(hào)的含義：F-F-閥式避雷器、閥式避雷器、S-S-配配（變）電作用、（變）電作用、Z-Z-電站用、電站用、Y-Y-線線路用、路用、D-D-旋轉(zhuǎn)電機(jī)用、旋轉(zhuǎn)電機(jī)用、C-C-具有磁吹具有磁吹放電間隙。放電間隙。 一、閥式避雷器的結(jié)構(gòu)一、閥式避雷器的結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：由放電間隙和非線形電阻閥片組成，由放電間隙和非線形電阻閥片組成，并密封在瓷管內(nèi)。并密封在瓷管內(nèi)。放電間隙是由若干個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單個(gè)放電間放電間隙是由若干個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單個(gè)放電間隙（間隙電容）串聯(lián)而成，并聯(lián)一組均隙（間隙電容）串聯(lián)而成，并聯(lián)一組均壓電阻，可提高間隙絕緣強(qiáng)度的恢復(fù)能壓電阻，可提高間隙絕緣強(qiáng)度的恢復(fù)能力

6、。力。非線形電阻閥片也是由許多單個(gè)閥片非線形電阻閥片也是由許多單個(gè)閥片串聯(lián)而成串聯(lián)而成. .火花間隙由數(shù)個(gè)圓盤形的銅火花間隙由數(shù)個(gè)圓盤形的銅質(zhì)電極組成，每對(duì)間隙用質(zhì)電極組成，每對(duì)間隙用0.50.51mm1mm厚云厚云母片母片( (墊圈式墊圈式) )隔開。隔開。閥式避雷器工作過(guò)程閥式避雷器工作過(guò)程 閥式避雷器在正常的工頻電壓作用下火花間閥式避雷器在正常的工頻電壓作用下火花間隙不被擊穿，但在雷電波、過(guò)電壓下，避雷器的隙不被擊穿，但在雷電波、過(guò)電壓下，避雷器的火花間隙被擊穿，非線性電阻的阻值隨電壓突然火花間隙被擊穿，非線性電阻的阻值隨電壓突然變大阻值變小，過(guò)電流通過(guò)電阻流入大地，電阻變大阻值變小，過(guò)

7、電流通過(guò)電阻流入大地，電阻閥片對(duì)隨雷電流而來(lái)的工頻電壓呈現(xiàn)很大的電阻閥片對(duì)隨雷電流而來(lái)的工頻電壓呈現(xiàn)很大的電阻，從而工頻電流被火花間隙阻斷，線路恢復(fù)正常，從而工頻電流被火花間隙阻斷，線路恢復(fù)正常運(yùn)行，火花間隙和電阻閥片密切配合，像閥門一運(yùn)行，火花間隙和電阻閥片密切配合，像閥門一樣打開關(guān)閉，所以稱為閥式避雷器。樣打開關(guān)閉，所以稱為閥式避雷器。閥式避雷器的等效電路閥式避雷器的等效電路 磁吹式避雷器磁吹式避雷器 普通閥式避雷器普通閥式避雷器閥式避雷器應(yīng)用閥式避雷器應(yīng)用 FSFS系列由于避雷器閥片較小，通流容量較低一般用于保系列由于避雷器閥片較小，通流容量較低一般用于保護(hù)變配電設(shè)備和電路。護(hù)變配電設(shè)備

8、和電路。 SZ SZ系列由于閥片較大，且火花間隙并聯(lián)了碳化硅電阻，系列由于閥片較大，且火花間隙并聯(lián)了碳化硅電阻，通流容量較大，一般用于通流容量較大，一般用于35KV35KV及以上的電氣設(shè)備。及以上的電氣設(shè)備。 二、保護(hù)間隙二、保護(hù)間隙 保護(hù)間隙是最簡(jiǎn)單的防雷設(shè)備，一般用鍍鋅圓鋼制成保護(hù)間隙是最簡(jiǎn)單的防雷設(shè)備，一般用鍍鋅圓鋼制成，有主間隙和輔助間隙組成。主間隙做成角形的，水平安，有主間隙和輔助間隙組成。主間隙做成角形的，水平安裝，以便滅弧。為了防止主間隙被外物短路而引起誤動(dòng)作裝，以便滅弧。為了防止主間隙被外物短路而引起誤動(dòng)作，在主間隙的下方串聯(lián)有輔助間隙。因?yàn)楸Ｗo(hù)間隙滅弧能，在主間隙的下方串聯(lián)有

9、輔助間隙。因?yàn)楸Ｗo(hù)間隙滅弧能力弱，一般要求與自動(dòng)重合閘裝置配備使用，以提高供電力弱，一般要求與自動(dòng)重合閘裝置配備使用，以提高供電的可靠性。的可靠性。保護(hù)間隙結(jié)構(gòu)保護(hù)間隙結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：由主間隙和輔助間隙構(gòu)成。由主間隙和輔助間隙構(gòu)成。主間隙采用角形，使工頻續(xù)流電弧在主間隙采用角形，使工頻續(xù)流電弧在自身電動(dòng)力和熱氣流的作用下，易于上自身電動(dòng)力和熱氣流的作用下，易于上升被拉長(zhǎng)而自行熄滅。升被拉長(zhǎng)而自行熄滅。輔助間隙的作用：為防止主間隙被外輔助間隙的作用：為防止主間隙被外物短接而造成接地短路事故物短接而造成接地短路事故保護(hù)間隙不足與應(yīng)用保護(hù)間隙不足與應(yīng)用 （1 1）主要不足點(diǎn)是強(qiáng)大的沖擊電流會(huì)造成三相

10、變）主要不足點(diǎn)是強(qiáng)大的沖擊電流會(huì)造成三相變壓器的相間絕緣損壞。壓器的相間絕緣損壞。 （2 2）應(yīng)用常用于中性點(diǎn)不直接接地）應(yīng)用常用于中性點(diǎn)不直接接地10KV 10KV 以下的配以下的配電網(wǎng)絡(luò)中，一般安裝在高壓熔斷器的內(nèi)側(cè)，以減少變電網(wǎng)絡(luò)中，一般安裝在高壓熔斷器的內(nèi)側(cè)，以減少變電所線路斷器的跳閘次數(shù)。電所線路斷器的跳閘次數(shù)。三、管式避雷器三、管式避雷器 管式避雷器（排氣式避雷器）的基本原件是安裝在管式避雷器（排氣式避雷器）的基本原件是安裝在產(chǎn)氣管內(nèi)的火花間隙，間隙由棒形和環(huán)形的電極構(gòu)成。產(chǎn)氣管內(nèi)的火花間隙，間隙由棒形和環(huán)形的電極構(gòu)成。管式避雷器由滅弧管內(nèi)間隙和外間隙組成。滅弧管一般管式避雷器由滅

11、弧管內(nèi)間隙和外間隙組成。滅弧管一般用纖維膠木等能在高溫下產(chǎn)生氣體的材料制成。當(dāng)雷電用纖維膠木等能在高溫下產(chǎn)生氣體的材料制成。當(dāng)雷電波、過(guò)電壓來(lái)臨時(shí)，管式避雷器的內(nèi)、外間隙被擊穿，波、過(guò)電壓來(lái)臨時(shí)，管式避雷器的內(nèi)、外間隙被擊穿，過(guò)電流通過(guò)接地線流入大地。接踵而來(lái)的工頻電流產(chǎn)生過(guò)電流通過(guò)接地線流入大地。接踵而來(lái)的工頻電流產(chǎn)生強(qiáng)烈的電弧，電弧燃燒管壁并產(chǎn)生大量氣體從管口噴出強(qiáng)烈的電弧，電弧燃燒管壁并產(chǎn)生大量氣體從管口噴出，很快的吹滅電弧。同時(shí)外部間隙恢復(fù)絕緣，是滅弧管，很快的吹滅電弧。同時(shí)外部間隙恢復(fù)絕緣，是滅弧管或者避雷器與系統(tǒng)隔開，是電力恢復(fù)運(yùn)行。具體機(jī)構(gòu)詳或者避雷器與系統(tǒng)隔開，是電力恢復(fù)運(yùn)行。

12、具體機(jī)構(gòu)詳見下圖。見下圖。管式避雷器結(jié)構(gòu)圖管式避雷器結(jié)構(gòu)圖管式避雷器不足及應(yīng)用管式避雷器不足及應(yīng)用 （1 1）它能切斷較大的電流，適合安裝在變電站的）它能切斷較大的電流，適合安裝在變電站的進(jìn)線段以及線路上某些絕緣薄弱的地點(diǎn)。但是，由進(jìn)線段以及線路上某些絕緣薄弱的地點(diǎn)。但是，由于排氣型避雷器固有的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，它的火花間隙暴于排氣型避雷器固有的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，它的火花間隙暴露在大氣中，電氣性能不夠穩(wěn)定。所以這類避雷器露在大氣中，電氣性能不夠穩(wěn)定。所以這類避雷器使用得很少。使用得很少。 （2 2）因管式避雷器是靠工頻電流產(chǎn)生氣體滅弧的）因管式避雷器是靠工頻電流產(chǎn)生氣體滅弧的，如果開斷的短路電流過(guò)大，產(chǎn)生氣體

13、過(guò)多超過(guò)滅，如果開斷的短路電流過(guò)大，產(chǎn)生氣體過(guò)多超過(guò)滅弧管的機(jī)械強(qiáng)度時(shí)，會(huì)使其開裂或爆炸，因此一般弧管的機(jī)械強(qiáng)度時(shí)，會(huì)使其開裂或爆炸，因此一般安裝在戶外。安裝在戶外。四、金屬氧化鋅避雷器四、金屬氧化鋅避雷器 （1 1）無(wú)間隙金屬氧化鋅避雷器（壓敏避雷器），）無(wú)間隙金屬氧化鋅避雷器（壓敏避雷器），是是2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代開始出現(xiàn)的一種新型避雷器。與傳年代開始出現(xiàn)的一種新型避雷器。與傳統(tǒng)的避雷器相比，無(wú)間隙金屬氧化物避雷器沒(méi)有火統(tǒng)的避雷器相比，無(wú)間隙金屬氧化物避雷器沒(méi)有火花間隙，且用氧化鋅代替閥式避雷器中的碳化硅?；ㄩg隙，且用氧化鋅代替閥式避雷器中的碳化硅。在結(jié)構(gòu)上采用壓敏電阻制成的閥片疊

14、裝而成，該閥在結(jié)構(gòu)上采用壓敏電阻制成的閥片疊裝而成，該閥片在工頻電壓下，呈現(xiàn)最大電阻，有效的抑制工頻片在工頻電壓下，呈現(xiàn)最大電阻，有效的抑制工頻電流，而在過(guò)電壓的情況下又呈現(xiàn)小電阻，能很好電流，而在過(guò)電壓的情況下又呈現(xiàn)小電阻，能很好的釋放過(guò)電流，保護(hù)設(shè)備。的釋放過(guò)電流，保護(hù)設(shè)備。無(wú)間隙金屬氧化鋅避雷器無(wú)間隙金屬氧化鋅避雷器金屬氧化鋅避雷器金屬氧化鋅避雷器 （2 2）有串聯(lián)間隙型金屬氧化物避雷器，在復(fù)）有串聯(lián)間隙型金屬氧化物避雷器，在復(fù)合外套金屬氧化物避雷器的電阻片與一間隙件串合外套金屬氧化物避雷器的電阻片與一間隙件串聯(lián)，適用于非中性點(diǎn)接地的系統(tǒng)中。當(dāng)單相接地聯(lián)，適用于非中性點(diǎn)接地的系統(tǒng)中。當(dāng)單

15、相接地時(shí)，可能發(fā)生比較嚴(yán)重的長(zhǎng)時(shí)間暫態(tài)過(guò)電壓，無(wú)時(shí)，可能發(fā)生比較嚴(yán)重的長(zhǎng)時(shí)間暫態(tài)過(guò)電壓，無(wú)間隙氧化鋅避雷器難于承受此過(guò)電壓。而有串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器難于承受此過(guò)電壓。而有串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器在單相接地較低幅值的過(guò)電壓間隙氧化鋅避雷器在單相接地較低幅值的過(guò)電壓下不動(dòng)作，是避雷器與系統(tǒng)隔離。高于上述電壓下不動(dòng)作，是避雷器與系統(tǒng)隔離。高于上述電壓時(shí)間隙導(dǎo)通，避雷器放電。有效的保護(hù)設(shè)備和避時(shí)間隙導(dǎo)通，避雷器放電。有效的保護(hù)設(shè)備和避雷器。雷器。 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)氧玻一環(huán)氧玻璃鋼芯棒；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-法蘭法蘭金屬氧化鋅避雷器結(jié)構(gòu)圖金屬氧化鋅避雷器結(jié)構(gòu)圖金屬氧化鋅避雷器型號(hào)意義金屬氧化鋅避雷器型號(hào)意義金屬氧化物避雷器的優(yōu)點(diǎn)金屬氧化物避雷器的優(yōu)點(diǎn) (1) (1)優(yōu)異的保護(hù)性能。優(yōu)異的保護(hù)性能。MOAMOA具有很好的非線性特性。具有很好的非線性特性。 (2) (2)大的通流能力。具有良好的吸收雷擊過(guò)電壓和大的通流能力。具有良好的吸收雷擊過(guò)電壓和暫態(tài)過(guò)電壓的能力。暫態(tài)過(guò)電壓的能力。 (3) (3)較高