避雷器試驗(36頁PPT).

1、避避 雷雷 器器 試試 驗驗 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、避雷器在運行中的預防性試驗三、避雷器在運行中的預防性試驗一、避雷器的作用一、避雷器的作用 電力系統(tǒng)運行的電氣設(shè)備除了承受正常運行電壓下的工頻電壓外，有時還會遭受到暫時過電壓、操作過電壓和雷電過電壓的作用。由于雷電過電壓和操作過電壓的幅值均會超過電力設(shè)備的絕緣耐受水平，在過電壓的沖擊下，會使設(shè)備絕緣損壞而導致設(shè)備發(fā)生事故。因此必須采取綜合措施來限制電力系統(tǒng)中的過電壓。避雷器就是電力系統(tǒng)防雷保護措施之一。 電力系統(tǒng)過電壓可分為三類：電力系統(tǒng)過電壓可分為三類

2、： 1. 暫時過電壓：這類過電壓一般由單 相接地、甩負荷或諧振等原因引起，持續(xù)時間較長。 2. 操作過電壓：正常操作或故障時，會使系統(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)過程，從而產(chǎn)生過電壓。 3. 雷電過電壓：它分為以下三種： 1）感應雷過電壓。Ug=25 Id h/s Id- 雷電流幅值；s-距離 2）雷直擊輸電線路的導線或架空地線的雷電過電壓。 3）雷擊桿塔引起的反擊過電壓。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。 為了使避雷器達到預期的保護效果，必須滿足兩個基本要求： 1、絕緣強度的合理配合、絕緣強

3、度的合理配合 要求 避雷器的沖擊放電電壓必須在一個確定的范圍內(nèi)才能發(fā)揮保護作用。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)備就會損壞，避雷器就沒有起到保護作用。雷電波的波形一般是：波頭時間為1.2或1.5微秒；波尾時間為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，突然將沖擊波截斷稱為截波，截波對有繞組的設(shè)備非常不利，因為di/dt的變化率太大，對匝間絕緣容易損壞，因此電氣設(shè)備有一定的耐受截波的能力。 2、絕緣強度的自恢復能力、絕緣強度的自恢復能力 避雷器一旦在沖擊電壓作用下放電，就會造成電力系統(tǒng)

4、對地短路，因為瞬間的雷電過電壓雖已消失，但工頻電壓（工作電壓）卻相繼作用在避雷器上，使其開始通過工頻短路電流入地，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)。 避雷器應當具有自行切斷工頻續(xù)流和恢復絕緣強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、保護旋轉(zhuǎn)電機的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)，應有良好的密封

5、。 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，當工頻電壓 作用時，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0.3-0.5范圍。 采用非線性電阻的另一個優(yōu)點是閥片的伏安特性，工頻電壓低時電阻大，沖擊電壓高時電

6、阻小，很大的雷電流I流過非線性電阻呈現(xiàn)很大的電導率，使避雷器上的殘壓Uc不致過高。 當雷電流過去后，加在閥片電阻上的電壓是工頻電壓Ux時，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)流過零時熄滅電弧創(chuàng)造條件，完成了一次放電過程。非線性電阻像閥門一樣，起著自動調(diào)節(jié)電流的作用，這就是閥型避雷器的由來。 在雷電沖擊電壓作用下，由于雷電波頭時間短1.5微秒，頻率高相當于兆赫茲，電極對地、對高壓端蓋部分寄生電容的影響，電壓在各個間隙上的分布是不均勻，同時也受瓷套表面的臟污影響比較大，外瓷套電壓分布改變時，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

7、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 時的電壓。4、額定電壓（系統(tǒng)的運行電壓kV）5、殘壓（波形10/20微秒 幅值 kV）6、荷電率表達式：正常施加電壓的幅值（UC /U1mA）100%荷電率一般取60%，荷電率高了，會加速閥片的老化，使用壽命短，有時會引起事故。閥型避雷器的

8、特點 當雷電電壓作用在避雷器時，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（稱工頻續(xù)流）， 在工頻續(xù)流過零時電弧熄滅，避雷器完成一次放電過程。它的特點是電壓高時電阻??；電壓低時電阻大，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 避雷器在制造組裝過程中可能帶進的潮氣；在運輸過程中受損或并聯(lián)電阻震斷、外部瓷套碰傷以及并聯(lián)電阻和閥片在運行中的老化；運行時間過長出現(xiàn)劣化等情況，必須進行性能指標的試驗。 普閥型避雷器試驗項目： 1、絕緣電阻測試（2500伏搖表），絕緣電阻數(shù)值一般在1000歐姆左右，與電壓等級有關(guān)，與歷次實驗比較二、泄漏電流試驗 需

9、要高壓直流發(fā)生器，根據(jù)避雷器的電壓等級進行試驗。施加電壓標準根據(jù)規(guī)程要求進行測試，試驗合格與否也是依據(jù)規(guī)程標準。測試結(jié)果完成后，進行非線性系數(shù)的計算，再判斷是否符合規(guī)程要求。具體試驗接線可以參照書中的接線圖。FS避雷器試驗 FS避雷器沒有并聯(lián)電阻僅做工頻放電電壓試驗實驗接線圖如下：10kV在26-31kVFZ、FCZ避雷器試驗 試驗項目：1、絕緣電阻；2直流泄漏電流； 標準：400-600微安； 非線性系數(shù)的計算；分析判斷試驗結(jié)果，根據(jù)規(guī)程要求進行分析判斷，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間隙的，內(nèi)部結(jié)構(gòu)是由金屬氧化物閥片電阻以

10、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（不能偏離圓柱體）。如果放電容量很大，需要進行雙柱或多柱閥片并聯(lián)使用，并聯(lián)多柱的閥片必須進行多柱的搭接，使其每柱閥片流過的電流均勻。多柱閥片的避雷器大部分使用在電壓等級較高的系統(tǒng)中，因為在超高壓系統(tǒng) 中的操作過電壓，對絕緣是有危害的，所以需要用無間隙金屬氧化物避雷器進行保護。（炭化硅避雷器不能保護操作過電壓，只能保護雷電過電壓，因為雷電過電壓時間短微秒級，操作過電壓是毫秒級，時間長、能量大，磁吹避雷器也可以保護操作過電壓。） 無間隙金屬氧化物避雷器保護的特點是：

11、系統(tǒng)出現(xiàn)的各種過電壓只要超過氧化鋅避雷器的起始動作電壓（拐點電壓是工頻參考電壓），避雷器就動作，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)運行電壓13.6kV；額定電壓是17kV；直流1mA參考電壓起始動作電壓是24kV。雷電沖擊殘壓是45kV無間隙避雷器的起始動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

12、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說明接接 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，這就是接地。 例如為了降低設(shè)備的絕緣水平，我國在110kV及以上的電力系統(tǒng)中采用中性點直接接地的運行方式，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)生接地故障時才會流過高達數(shù)十千安的短

13、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)施都必須配以相應的接地裝置以便把雷電流導入大地中，這種接地稱為防雷接地。流過防雷接地體的是時間很短（一般為數(shù)十微妙）的雷電流，其值有時可達數(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，這種接地稱為保護接地。 當電氣設(shè)備絕緣損壞而使外殼帶電時，流過保護接地的故障電流應使相應的保護裝置動作，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。 為了防止靜電對發(fā)電廠的易燃油、可燃油、天然氣儲罐等的危險作用而設(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，接地電極

14、的電位V對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時還和流過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，會在土壤中產(chǎn)生壓降并形成一定的地表分布；見圖：當有電流通過接地體時，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)備受到反擊過電壓的作用而損壞；電流離開接地體在地中擴散時，在地面上出現(xiàn)的電位梯度會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

15、地體上的壓降不超過2000伏為原則。即R應小于0.5歐姆。 隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，故障時經(jīng)地網(wǎng)流散的電流越來越大，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)的腐蝕嚴重而造成的事故也屢有發(fā)生，對電力系統(tǒng)的安全運行帶來極大的威脅，因此接地裝置腐蝕問題已引起重視。 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-

16、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?shù)鼐W(wǎng)中流過接地故障電流時（最大31kA的短路電流），接地裝置應將短路電流瀉放到大地土壤中散流時，在大地土壤中形成電場分布，如圖靠近短路電流最近的地點，電位分布最大，如果人正在巡視時，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，腳與手之間的電位差，接觸電壓。接地裝置測試原理圖接地裝置測試原理圖測試原理： 測量接地裝置的儀器是接地電阻測試儀，大型接地裝置也可用工頻電壓發(fā)生器進行測量。測量前先在土壤中埋設(shè)輔助電極，輔助電極的測量線應根據(jù)接地裝置的最大對角線，應選3-5倍的對角線距離進行放線，確定為電流接地極，然后在接地裝置與輔助電