避雷器結構原理及應用

避雷器是能釋放雷電或兼能釋放電力系統操作過電壓能量、保護電氣設備免受瞬時過電壓(雷電過電壓、操作過電壓、工頻暫態過電壓衝擊)危害,又能截斷續流,不致引起系統接地短路的電器裝置 。

避雷器結構原理及應用

避雷器的作用:避雷器是變電站保護設備免遭雷電衝擊波襲擊的設備。當沿線路傳入變電站的雷電衝擊波超過避雷器保護水平時,避雷器首先放電,並將雷電流經過良導體安全的引入大地,利用接地裝置使雷電壓幅值限制在被保護設備雷電衝擊水平以下,使電氣設備受到保護。

避雷器結構原理及應用

(1)當電網由於雷擊出現瞬時脈衝電壓時,防雷器在納秒內導通。

(2)防雷器在納秒內導通,將脈衝電壓短路於地洩放,後又恢復為高阻狀態,從而不影響用戶設備的供電。

避雷器結構原理及應用

電力避雷器的涉及的幾個指標:

(1)伏秒特性:指電壓與時間的對應關係。

(2)工頻續流:指雷電壓或過電壓放電結束,但工頻電壓仍作用在避雷器上,使其流過的工頻短路接地電流。

(3)絕緣強度自恢復能力:電氣設備絕緣強度與時間的關係,即恢復到原來絕緣強度的快慢。

(4)避雷器的額定電壓:把工頻續流第一次過零後, 間隙所能承受的,不至於引起電弧重燃的最大工頻電壓,又稱電弧電壓。

避雷器的分類:

常用的避雷器有:閥式、管式、保護間隙、金屬氧化物等。

1、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雷器倆大類,普通閥式避雷器有FS和FZ倆系列。磁吹閥式避雷器有FCD和FCZ倆系列。避雷器符號的含義:F-閥式避雷器、S-配(變)電作用、Z-電站用、Y-線路用、D-旋轉電機用、C-具有磁吹放電間隙。

避雷器結構原理及應用

避雷器結構原理及應用

結構:

①由放電間隙和非線形電阻閥片組成,並密封在瓷管內。

②放電間隙是由若干個標準單個放電間隙(間隙電容)串聯而成,並聯一組均壓電阻,可提高間隙絕緣強度的恢復能力。

③非線形電阻閥片也是由許多單個閥片串聯而成.火花間隙由數個圓盤形的銅質電極組成,每對間隙用0.5~1mm厚雲母片(墊圈式)隔開。

閥式避雷器工作過程: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變大阻值變小,過電流通過電阻流入大地,電阻閥片對隨雷電流而來的工頻電壓呈現很大的電阻,從而工頻電流被火花間隙阻斷,線路恢復正常運行,火花間隙和電阻閥片密切配合,像閥門一樣打開關閉,所以稱為閥式避雷器。

閥式避雷器的等效電路:

避雷器結構原理及應用

閥式避雷器應用:

FS系列由於避雷器閥片較小,通流容量較低一般用於保護變配電設備和電路。

SZ系列由於閥片較大,且火花間隙並聯了碳化硅電阻,通流容量較大,一般用於35KV及以上的電氣設備。

2、保護間隙:保護間隙是最簡單的防雷設備,一般用鍍鋅圓鋼製成,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作,在主間隙的下方串聯有輔助間隙。因為保護間隙滅弧能力弱,一般要求與自動重合閘裝置配備使用,以提高供電的可靠性。

避雷器結構原理及應用

結構:

①由主間隙和輔助間隙構成。

②主間隙採用角形,使工頻續流電弧在自身電動力和熱氣流的作用下,易於上升被拉長而自行熄滅。

③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。

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保護間隙不足與應用:

(1)主要不足點是強大的衝擊電流會造成三相變壓器的相間絕緣損壞。

(2)應用常用於中性點不直接接地10KV 以下的配電網絡中,一般安裝在高壓熔斷器的內側,以減少變電所線路斷器的跳閘次數。

3、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產氣管內的火花間隙,間隙由棒形和環形的電極構成。管式避雷器由滅弧管內間隙和外間隙組成。滅弧管一般用纖維膠木等能在高溫下產生氣體的材料製成。當雷電波、過電壓來臨時,管式避雷器的內、外間隙被擊穿,過電流通過接地線流入大地。接踵而來的工頻電流產生強烈的電弧,電弧燃燒管壁併產生大量氣體從管口噴出,很快的吹滅電弧。同時外部間隙恢復絕緣,是滅弧管或者避雷器與系統隔開,是電力恢復運行。具體機構詳見下圖。

避雷器結構原理及應用

管式避雷器不足及應用:

(1)它能切斷較大的電流,適合安裝在變電站的進線段以及線路上某些絕緣薄弱的地點。但是,由於排氣型避雷器固有的結構特點,它的火花間隙暴露在大氣中,電氣性能不夠穩定。所以這類避雷器使用得很少。

(2)因管式避雷器是靠工頻電流產生氣體滅弧的,如果開斷的短路電流過大,產生氣體過多超過滅弧管的機械強度時,會使其開裂或爆炸,因此一般安裝在戶外。

4、金屬氧化鋅避雷器:(1)無間隙金屬氧化鋅避雷器(壓敏避雷器),是20世紀70年代開始出現的一種新型避雷器。與傳統的避雷器相比,無間隙金屬氧化物避雷器沒有火花間隙,且用氧化鋅代替閥式避雷器中的碳化硅。在結構上採用壓敏電阻製成的閥片疊裝而成,該閥片在工頻電壓下,呈現最大電阻,有效的抑制工頻電流,而在過電壓的情況下又呈現小電阻,能很好的釋放過電流,保護設備。

避雷器結構原理及應用

(2)有串聯間隙型金屬氧化物避雷器,在複合外套金屬氧化物避雷器的電阻片與一間隙件串聯,適用於非中性點接地的系統中。當單相接地時,可能發生比較嚴重的長時間暫態過電壓,無間隙氧化鋅避雷器難於承受此過電壓。而有串聯間隙氧化鋅避雷器在單相接地較低幅值的過電壓下不動作,是避雷器與系統隔離。高於上述電壓時間隙導通,避雷器放電。有效的保護設備和避雷器。

避雷器結構原理及應用

金屬氧化鋅避雷器型號含義:

避雷器結構原理及應用

金屬氧化物避雷器的優點:

(1)優異的保護性能。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過電壓的能力。

(3)較高的運行可靠性。正常的工作狀態下接近絕緣狀態,工頻續流僅為微安級,能量釋放快速恢復高阻狀態,運行可靠性高,抗汙穢能力強。

避雷器結構原理及應用

避雷器結構原理及應用

特變站35KV用避雷器型號HY5W-51/134系列複合金屬氧化鋅型避雷器。

避雷器的檢查與維護:

一、新安裝或大修後的避雷器

1、新安裝或大修後的避雷器,其高壓實驗應合格,且應向安裝或檢修人員索取下列資料數據,並不低於標準:

(1)絕緣電阻值;

(2)電導電流值;

(3)主要技術參數。

2、瓷質和法蘭清潔,無破損。

3、連接線,接地線及拉線應牢固。

4、器身無傾斜,均壓環連接牢固、完整。

5、放電記錄裝置應完整,並記錄其指示值。

6、FCD型避雷器要檢查並聯電阻通斷和接觸情況, 6KV或15.7KV的避雷器,絕緣電阻應使用2500V的搖表進行測定,阻值不低於150 MΩ,220KV避雷器應不低於500 MΩ,並與前一次的數據相比較,應無顯著變化,如為無限大可能是並聯電阻斷裂。

二、運行中的避雷器

運行中的避雷器,除按以上各條進行檢查外,還應檢查:

1、內部有無聲響;

2、有無放電現象;

3、雷雨後,放電記錄器是否動作,並記錄指示值;

4、大風天,檢查避雷器避雷針的擺動情況,引線、拉線應牢固無損。

三、發生下列情況,應立即停運

1、絕緣套管爆炸,破裂或嚴重放電。

2、連線鬆動、有脫落危險;

3、內部有放電響聲。

閥型避雷器的運行與維護:

1)閥型避雷器運行中的正常巡視與檢查

①檢查避雷器瓷套表面情況。在日常運行中,應檢查避雷器的瓷套表面的汙染狀況,尤其對汙穢嚴重地區或沿海地區運行的避雷器更應特別注意。因為當瓷套表面受到嚴重汙染時,將使電壓分佈很不均勻。在有並聯分路電阻的避雷器中,當其中一個元件的電壓分佈增大時,通過其並聯電阻中的電流將顯著增大,則可能燒壞並聯電阻而引起故障。此外,也可能影響閥型避雷器的滅弧性能,而降低避雷器的保護特性。因此,當發現避雷器的瓷套表面有嚴重汙穢時,必須及時安排清掃。

②檢查避雷器的引線及接地引下線,有無燒傷痕跡和斷股現象以及放電記錄器是否燒壞 。

通過這方面的檢查,最容易發現避雷器的隱形缺陷。因為在正常情況下,避雷器動作以後,接地引下線和記錄器中只通過雷電流和幅值很小(一般為80A以下)、時間很短(約0.01S)的工頻續流,所以除了使動作記錄器的指示數字變動外,一般不會產生燒損的痕跡。假如,當避雷器內部閥片存在缺陷或不能滅弧時,則通過的工頻續流的幅值和時間都會增大,那麼接地引下線的連接點上會產生燒傷的痕跡,或使放電記錄器內部燒黑或燒壞。當發現上述情況時,應立即設法斷開避雷器,進行詳細的電氣檢查,以免發生事故。

③檢查避雷器上端引線處密封是否良好。避雷器密封不良會進水受潮易引起事故,因而應檢查瓷套與法蘭連接處的水泥接合縫是否嚴密。對10kV閥型避雷器上引線處可加裝防水罩,以免雨水滲入。

④檢查避雷器與被保護電氣設備之間的電氣距離是否符合要求。避雷器應儘量靠近被保護電氣設備。

2)閥型避雷器異常現象與故障處理

閥型避雷器在運行中常發生異常現象和故障,運行值班人員應對異常現象進行分析判並及時採取措施進行故障處理。

如果在雷雨中發現避雷器瓷套有裂紋,應儘可能不使避雷器退出運行,待雷雨過後再行處理。若因避雷器瓷套裂紋而造成閃絡,但未引起系統接地者,在可能條件下應將故障相避雷器停用。

發現避雷器內部有異常音響或套管有炸裂現象,並引起系統接地故障時,運行值班員應避免靠近,此時,可用斷路器或人工接地轉移的方法,斷開故障避雷器。

閥型避雷器在運行中突然爆炸,但尚未造成系統永久性接地時,可在雷雨過後,拉開 故障相的隔離開關將避雷器停用,並及時更換合格的避雷器。若爆炸後已引起系統永久性 接地,則禁止使用隔離開關來操作停用故障的避雷器。

如發現閥型避雷器動作指示器內部燒黑或燒燬,以及接地引下線連接點上有燒痕或燒 斷現象時,可能存在閥片電阻失效、火花間隙滅弧特性變壞等內部缺陷,引起工頻續流增 大等,應及時對避雷器作電氣試驗或解體檢查。


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