避雷器試驗(yàn)頁

避雷器試驗(yàn)頁第一頁，共三十三頁，2022年，8月28日一、避雷器的作用二、避雷器的型式、基本結(jié)構(gòu)和特性參數(shù)三、避雷器在運(yùn)行中的預(yù)防性試驗(yàn)第二頁，共三十三頁，2022年，8月28日一、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(huì)超過電力設(shè)備的絕緣耐受水平，在過電壓的沖擊下，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(hù)措施之一。

第三頁，共三十三頁，2022年，8月28日電力系統(tǒng)過電壓可分為三類：

1.暫時(shí)過電壓：這類過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。

2.操作過電壓：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(yīng)雷過電壓。Ug=25×Id×h/sId-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(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。第四頁，共三十三頁，2022年，8月28日

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：

1、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，截波對有繞組的設(shè)備非常不利，因?yàn)閐i/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。

第五頁，共三十三頁，2022年，8月28日第六頁，共三十三頁，2022年，8月28日2、絕緣強(qiáng)度的自恢復(fù)能力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)對地短路，因?yàn)樗查g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(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。第七頁，共三十三頁，2022年，8月28日二、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。

第八頁，共三十三頁，2022年，8月28日FZ、FCZ型避雷器工作原理第九頁，共三十三頁，2022年，8月28日

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(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程，它的伏安特性如圖所示：第十頁，共三十三頁，2022年，8月28日

用公式表示則為：U=CIaI--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不致過高。當(dāng)雷電流過去后，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)流過零時(shí)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(dòng)調(diào)節(jié)電流的作用，這就是閥型避雷器的由來。第十一頁，共三十三頁，2022年，8月28日

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，電極對地、對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)電阻和閥片流過正常的工作電流，電流是150-350微安之間。第十二頁，共三十三頁，2022年，8月28日

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、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。第十三頁，共三十三頁，2022年，8月28日閥型避雷器的特點(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（稱工頻續(xù)流），在工頻續(xù)流過零時(shí)電弧熄滅，避雷器完成一次放電過程。它的特點(diǎn)是電壓高時(shí)電阻??；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。第十四頁，共三十三頁，2022年，8月28日閥型避雷器試驗(yàn)避雷器在制造組裝過程中可能帶進(jìn)的潮氣；在運(yùn)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(yùn)行中的老化；運(yùn)行時(shí)間過長出現(xiàn)劣化等情況，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)比較第十五頁，共三十三頁，2022年，8月28日二、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)行測試，試驗(yàn)合格與否也是依據(jù)規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)。測試結(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。第十六頁，共三十三頁，2022年，8月28日FS避雷器試驗(yàn)FS避雷器沒有并聯(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第十七頁，共三十三頁，2022年，8月28日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。第十八頁，共三十三頁，2022年，8月28日閥型避雷器電氣參數(shù)第十九頁，共三十三頁，2022年，8月28日金屬氧化物避雷器（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)第二十頁，共三十三頁，2022年，8月28日中的操作過電壓，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(jìn)行保護(hù)。（炭化硅避雷器不能保護(hù)操作過電壓，只能保護(hù)雷電過電壓，因?yàn)槔纂娺^電壓時(shí)間短微秒級(jí)，操作過電壓是毫秒級(jí)，時(shí)間長、能量大，磁吹避雷器也可以保護(hù)操作過電壓。）無間隙金屬氧化物避雷器保護(hù)的特點(diǎn)是：系統(tǒng)出現(xiàn)的各種過電壓只要超過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：第二十一頁，共三十三頁，2022年，8月28日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13.6kV；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無間隙避雷器的起始動(dòng)作電壓為第二十二頁，共三十三頁，2022年，8月28日氧化鋅避雷器的伏安特性曲線第二十三頁，共三十三頁，2022年，8月28日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%U1mA下的泄漏電流。第二十四頁，共三十三頁，2022年，8月28日氧化鋅避雷器的型號(hào)說明第二十五頁，共三十三頁，2022年，8月28日接地裝置一、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(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)流過高達(dá)數(shù)十千安的短路電流。第二十六頁，共三十三頁，2022年，8月28日

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)備絕緣損壞而使外殼帶電時(shí)，流過保護(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。第二十七頁，共三十三頁，2022年，8月28日

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(shí)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(shí)，會(huì)在土壤中產(chǎn)生壓降并形成一定的地表分布；見圖：當(dāng)有電流通過接地體時(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)備受到反擊過電壓的作用而損壞；電流離開接地體在地中擴(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。第二十八頁，共三十三頁，2022年，8月28日

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)流散的電流越來越大，地網(wǎng)的電