避雷器及过电压防护基础知识

1、一、过电压的种类一、过电压的种类 过电压是指电气设备或线路上出现的超过正常工作要求并威过电压是指电气设备或线路上出现的超过正常工作要求并威胁其电气绝缘的电压。过电压按其发生的原因可以分为两类胁其电气绝缘的电压。过电压按其发生的原因可以分为两类:内内部过电压和雷电过电压部过电压和雷电过电压。1)内部过电压内部过电压 内部过电压往往是由于操作不当等原因而形成持续的电弧内部过电压往往是由于操作不当等原因而形成持续的电弧或由于系统本身的参数不当而发生谐振引起的，可分为或由于系统本身的参数不当而发生谐振引起的，可分为操作过操作过电压、弧光接地过电压及谐振过电压电压、弧光接地过电压及谐振过电压。内部过电压

2、一般不会超。内部过电压一般不会超过系统运行时额定电压的过系统运行时额定电压的34倍，内部过电压的问题可以通过倍，内部过电压的问题可以通过提高绝缘而得以解决。提高绝缘而得以解决。一、过电压的种类一、过电压的种类2)雷电过电压雷电过电压雷电过电压又称为大气过电压。它是由于电气设备或建筑物受到直接雷击雷电过电压又称为大气过电压。它是由于电气设备或建筑物受到直接雷击或雷电感应而产生的过电压。雷电过电压产生的雷电冲击波，其电流幅值或雷电感应而产生的过电压。雷电过电压产生的雷电冲击波，其电流幅值可达几千安培，危害相当大。可达几千安培，危害相当大。雷电过电压的基本形式可以分为以下三类雷电过电压的基本形式可以

3、分为以下三类:(1)直击雷过电压直击雷过电压是雷电直接击中而产生的过电压。遭受直击雷会产生灾难是雷电直接击中而产生的过电压。遭受直击雷会产生灾难性的后果，因此必须采取有效的防御措施。性的后果，因此必须采取有效的防御措施。(2)感应过电压感应过电压是雷电对设备、线路或其他物体产生静电或电磁感应而引起是雷电对设备、线路或其他物体产生静电或电磁感应而引起的过电压。感应过电压对电力系统的危害也很大。的过电压。感应过电压对电力系统的危害也很大。(3)雷电波侵入雷电波侵入是由于直击雷或感应雷而产生的高电位雷电波，沿架空线侵是由于直击雷或感应雷而产生的高电位雷电波，沿架空线侵入变电所或建筑物，并在变压器的内

4、部引起行反射，产生很高的过电压。入变电所或建筑物，并在变压器的内部引起行反射，产生很高的过电压。一、过电压的种类一、过电压的种类雷云在建筑物上方雷云在建筑物上方 雷电对建筑物放电雷电对建筑物放电直击雷示意图直击雷示意图一、过电压的种类一、过电压的种类雷云在线路上方时雷云在线路上方时 雷云对它或其它放电时雷云对它或其它放电时 雷云对架空线放电时雷云对架空线放电时架空线路的感应过电压架空线路的感应过电压二、雷电危害及防雷二、雷电危害及防雷（1 1）雷电流高压效应会产生高达数万伏甚至数十万伏的冲击电压，）雷电流高压效应会产生高达数万伏甚至数十万伏的冲击电压，如此巨大的电压瞬间冲击电气设备，足以如此巨

5、大的电压瞬间冲击电气设备，足以击穿绝缘使设备发生短路击穿绝缘使设备发生短路，导致燃烧、爆炸等直接灾害。导致燃烧、爆炸等直接灾害。 （2 2）雷电流高热效应会放出几十至上千安的强大电流，并产生大量）雷电流高热效应会放出几十至上千安的强大电流，并产生大量热能，在雷击点的热量会很高，可导致金属熔化，引发火灾和爆炸。热能，在雷击点的热量会很高，可导致金属熔化，引发火灾和爆炸。 （3 3）雷电流机械效应主要表现为被雷击物体）雷电流机械效应主要表现为被雷击物体发生爆炸发生爆炸、扭曲变形扭曲变形、撕裂等现象导致撕裂等现象导致财产损失财产损失和人员伤亡和人员伤亡。二、雷电危害及防雷二、雷电危害及防雷（4 4）

6、雷电流静电感应可使被击物导体感生出与雷电性质相反的大量）雷电流静电感应可使被击物导体感生出与雷电性质相反的大量电荷，当雷电消失来不及流散时，即会产生很高电压发生放电现象从电荷，当雷电消失来不及流散时，即会产生很高电压发生放电现象从而导致火灾。而导致火灾。 （5 5）雷电流电磁感应会在雷击点周围产生强大的交变电磁场，其感）雷电流电磁感应会在雷击点周围产生强大的交变电磁场，其感生出的电流可引起变电器局部过热而导致火灾。生出的电流可引起变电器局部过热而导致火灾。 （6 6）雷电波的侵入和防雷装置上的高电压对建筑物的反击作用也会）雷电波的侵入和防雷装置上的高电压对建筑物的反击作用也会引起配电装置或电气

7、线路断路而燃烧导致火灾。引起配电装置或电气线路断路而燃烧导致火灾。 二、雷电危害及防雷二、雷电危害及防雷 避免发电厂和变电所的电气设备以及输电线路遭到直接雷避免发电厂和变电所的电气设备以及输电线路遭到直接雷击侵害的有效措施是安装避雷针、避雷线；在导线和大地之间击侵害的有效措施是安装避雷针、避雷线；在导线和大地之间，装设与保护设备并联的避雷器，从而限制过电压，保护电力，装设与保护设备并联的避雷器，从而限制过电压，保护电力系统的安全运行。系统的安全运行。三、三、避雷器类型避雷器类型 避雷器能释放雷电或兼能释放电力系统操作过电压能量，避雷器能释放雷电或兼能释放电力系统操作过电压能量，保护电工设备免受

8、瞬时过电压危害，又能截断续流，不致引起保护电工设备免受瞬时过电压危害，又能截断续流，不致引起系统接地短路的电器装置。系统接地短路的电器装置。三、三、避雷器类型避雷器类型 （1 1）保护间隙保护间隙：保护间隙可以说是一种最简单的避雷器，按其形状可分为棒形、角形、环形、球形等。它是由它是由主间隙和辅助间隙串联而成的。 保护间隙的优点就是结构简单、造价低。但是，由于放电间隙暴露在空气中，放电特性受环境影响大，放点分散性大，并且由于一般保护间隙的电场属于极不均匀电场，因此他的伏秒特性曲线比较陡，与被保护设备的绝缘配合不理想；保护间隙另一个严重的缺点是弧灭能力差，对于间隙动作后流过的工频续流往往不能自行

9、熄灭，将引起断路器的跳闸，为了保护安全供电，往往与自动重合闸装置配合使用。因此保护间隙主要用于10kV以下的配电线路中。三、三、避雷器类型避雷器类型 （2 2）管型避雷器管型避雷器：实质上是一种具有较高熄弧能力的保护间隙。管型避雷器有两个相互串联的间隙，一个在大气中称为外间隙S2，另一个间隙S1装在产气管内，称为内间隙或灭弧间隙。 管型避雷器采用了强制熄弧的装置，因此比保护间隙熄弧能力强。但由于管型避雷器具有外间隙，受环境的影响大，故与保护间隙一样，仍具有伏秒特性曲线较陡、放电分散性大的缺点，不易与被保护设备实现合理的绝缘配合。因此，管型避雷器目前只用于发电厂和变电所的进线段或线路绝缘弱点的保

10、护。三、三、避雷器类型避雷器类型 （3 3）阀型避雷器阀型避雷器：阀型避雷器是由火花间隙和非线性电阻这两种基本元件组成的。间隙与非线性电阻相串联。 我国目前生产的阀型避雷器主要分为普通阀型避雷器和磁吹阀型避雷器两大类。普通阀型避雷器有FS和FZ两种系列；磁吹阀型避雷器有FCD和FCZ两种系列。三、三、避雷器类型避雷器类型 （4 4）氧化锌氧化锌雷器雷器MOA（metal oxide arrester ）工作原理：）工作原理：额定电压下通过氧化锌避雷器阀片的电流仅很小，相当于绝缘体。当金属氧化锌避雷器上的电压超过定值时，阀片“导通”将大电流通过阀片泄入地中，其残压不会超过被保护设备的耐压。当作用

11、电压下降到动作电压以下时，阀片自动终止“导通”状态，恢复绝缘状态。三、三、避雷器类型避雷器类型 （4 4）氧化锌氧化锌雷器雷器分类分类 按外套材料可划分为两大类： 瓷外套型瓷外套型。瓷外套金属氧化物避雷器按耐污秽性能分为四个等级，级为普通型，级为用于中等污秽地区，级为用于重污秽地区，级为用于特重污秽地区 复合外套型复合外套型。复合外套金属氧化物避雷器是用复合硅橡胶材料做外套，并选用高性能的氧化锌电阻片。除具有瓷外套金属氧化物避雷器的一切优点外，还具有良好的绝缘性能、耐污秽性能 、耐老化性能 、防爆性能以及体积小 、重量轻 、平时不需维护 、不易破损、密封可靠等优点瓷外套避雷器复合外套避雷器三、

12、三、避雷器类型避雷器类型 （4 4）氧化锌氧化锌雷器雷器分类分类 按标称放电电流分按标称放电电流分三、三、避雷器类型避雷器类型 （4 4）氧化锌氧化锌雷器雷器分类分类 按结构性能分类按结构性能分类 金属氧化物避雷器按结构性能可分为无间隙W、 带串联间隙C、带并联间隙 B三类。四、四、氧化锌避氧化锌避雷器雷器型号意义型号意义五、五、氧化锌避氧化锌避雷器雷器优点优点（1）基本无续流，耐多重雷击或多次操作波的能力；）基本无续流，耐多重雷击或多次操作波的能力；（2）伏安特性对称，正、负极过电压保护水平相当；）伏安特性对称，正、负极过电压保护水平相当；（3）MOA可以不用间隙，动作快，伏安特性平坦，残压

13、低，可以不用间隙，动作快，伏安特性平坦，残压低，不产生截波；不产生截波；（4）MOA可以并联使用，具备增大通流和降低残压功能，为可以并联使用，具备增大通流和降低残压功能，为组装超高压避雷器提供了方便；组装超高压避雷器提供了方便；（5）结构简单，体积小，质量轻，组装方便。）结构简单，体积小，质量轻，组装方便。五、五、氧化锌避氧化锌避雷器雷器优点优点金属氧化物避雷器伏安特性六、避六、避雷器雷器的巡视与检修的巡视与检修运行中的巡回检查项目运行中的巡回检查项目（1）检查避雷器外绝缘的脏污情况，环境较差的地区更应重视外绝）检查避雷器外绝缘的脏污情况，环境较差的地区更应重视外绝缘的脏污程度；缘的脏污程度；

14、（2）检查避雷器的上下线引线，应无断股、断线；）检查避雷器的上下线引线，应无断股、断线；（3）检查放电计数器是否完好，记录泄漏电流大小；）检查放电计数器是否完好，记录泄漏电流大小；（4）检查引线接头处温度，应无发热、放电现象。）检查引线接头处温度，应无发热、放电现象。六、避六、避雷器雷器的巡视与检修的巡视与检修每次经受过电压后的特殊检查项目每次经受过电压后的特殊检查项目（1）电气过电压后，应检查记录计数器动作情况，检查避雷器表面）电气过电压后，应检查记录计数器动作情况，检查避雷器表面有无闪络、放电痕迹；有无闪络、放电痕迹；（2）检查避雷器引线有无松动和烧伤以及避雷器本体有无摆动痕迹）检查避雷器

15、引线有无松动和烧伤以及避雷器本体有无摆动痕迹；（3）结合停电机会，检查避雷器上法兰泄水孔是否畅通。）结合停电机会，检查避雷器上法兰泄水孔是否畅通。六、避六、避雷器雷器的巡视与检修的巡视与检修氧化锌避雷器的检修氧化锌避雷器的检修（1）清扫积灰，防止污垢引起避雷器局部过热；）清扫积灰，防止污垢引起避雷器局部过热；（2）用示波器监测通过避雷器电流的）用示波器监测通过避雷器电流的阻性分量阻性分量的变化，判断电阻片的变化，判断电阻片老化、受潮状况；老化、受潮状况；（3）避雷器原有刷漆的部位应每）避雷器原有刷漆的部位应每12年涂刷一次漆；年涂刷一次漆；（4）每年雷雨季节前，按相关要求做预防性试验。）每年雷

16、雨季节前，按相关要求做预防性试验。七、避七、避雷器雷器相关反措要求相关反措要求2012中国南方电网公司反事故措施中国南方电网公司反事故措施防止雷害及过电压事故防止雷害及过电压事故（1）110kV及以上电压等级变电及以上电压等级变电站线路侧均应安装避雷器，防止因站线路侧均应安装避雷器，防止因雷击跳闸期间重复落雷造成已跳开雷击跳闸期间重复落雷造成已跳开的断路器断口击穿。的断路器断口击穿。（2）在）在10kV及及35kV系统中为限制系统中为限制雷电过电压、操作过电压，应采用雷电过电压、操作过电压，应采用金属氧化物避雷器，不宜使用过电金属氧化物避雷器，不宜使用过电压保护器。对已安装过电压保护器压保护器

17、。对已安装过电压保护器的应配合设备停电进行整改。的应配合设备停电进行整改。过电压保护器原理示意图过电压保护器原理示意图八、电力系统的防雷接地八、电力系统的防雷接地接地的含义接地的含义 将电气设备的某些部位、电力系统的某点与大地相连，提将电气设备的某些部位、电力系统的某点与大地相连，提供故障电流及雷电流的泄流通道，稳定电位，提供零电位参考供故障电流及雷电流的泄流通道，稳定电位，提供零电位参考点，以确保电力系统、电气设备的安全运行，同时确保电力系点，以确保电力系统、电气设备的安全运行，同时确保电力系统运行、检修人员的人身安全。统运行、检修人员的人身安全。 接地是通过接地装置或接地系统来实现的。接地

18、是通过接地装置或接地系统来实现的。八、电力系统的防雷接地八、电力系统的防雷接地接地的分类接地的分类 工作接地工作接地：工作接地是为了满足电力系统运行需要的接地 保护接地保护接地：保护接地是为了防止设备因绝缘损坏带电危害人身安全的接地 防雷接地防雷接地：防雷接地是为了消除过电压危险影响的接地 防静电接地防静电接地：为防止静电危害影响而设置的接地八、电力系统的防雷接地八、电力系统的防雷接地接地装置与接地电阻接地装置与接地电阻 接地装置包括接地体和接地线。接地体有自然接地体和人接地装置包括接地体和接地线。接地体有自然接地体和人工接地体。工接地体。 接地电阻是接地的流散电阻与接地线、接地体的电阻之和接

19、地电阻是接地的流散电阻与接地线、接地体的电阻之和。接地线、接地体电阻一般很小，可以忽略不计。因此，可以。接地线、接地体电阻一般很小，可以忽略不计。因此，可以认为流散电阻就是接地电阻。认为流散电阻就是接地电阻。八、电力系统的防雷接地八、电力系统的防雷接地接地装置与接地电阻接地装置与接地电阻 测量得到的接地电阻一般都比计算结果大，这是因为实际的接地测量得到的接地电阻一般都比计算结果大，这是因为实际的接地装置与土壤的接触不是面接触而是点接触，二者之间存在一定的接触装置与土壤的接触不是面接触而是点接触，二者之间存在一定的接触电阻，特别是在岩石地区。接触电阻是一个不定值，与施工时的压紧电阻，特别是在岩石

20、地区。接触电阻是一个不定值，与施工时的压紧程度、土壤的颗粒状况及潮湿程度等有关，在计算公式中很难反映。程度、土壤的颗粒状况及潮湿程度等有关，在计算公式中很难反映。八、电力系统的防雷接地八、电力系统的防雷接地接地装置的安全性状态评估接地装置的安全性状态评估（1） 对接地电阻的要求：对接地电阻的要求： a)通过实测接地电阻和避雷线的分流系数确定的接地网接地电阻应满足设计值要求（一般不大于0.5）。 b)在高土壤电阻率地区，接地电阻按上述要求在技术、经济上极不合理时，允许超过0.5，且必须采取措施以保证发生接地时，在该接地网上：（1）接触电压和跨步电压均不超过允许的数值；（2）采取措施防止高电位引外

21、和低电位引内。 八、电力系统的防雷接地八、电力系统的防雷接地接地装置的安全性状态评估接地装置的安全性状态评估（2） 对跨步电压和接触电压的要求：对跨步电压和接触电压的要求： 接触电压：指人体同时触及接地电流回路两点时承受的电位差。当接接触电压：指人体同时触及接地电流回路两点时承受的电位差。当接 地地 短短 路电流流过接地装置时，地面上水平距离为路电流流过接地装置时，地面上水平距离为1.0m的两点间的电位的两点间的电位差。差。跨步电压：当接跨步电压：当接 地地 短短 路电流流过接地装置时，在地面上距设备水平距路电流流过接地装置时，在地面上距设备水平距离离1.0m处与沿设备外壳、架构或墙壁离地面的

22、垂直距离处与沿设备外壳、架构或墙壁离地面的垂直距离1.8m处两点间处两点间电位差。电位差。八、电力系统的防雷接地八、电力系统的防雷接地接地装置的安全性状态评估接地装置的安全性状态评估（2） 对跨步电压和接触电压的要求：对跨步电压和接触电压的要求： 根据跨步电压和接触电压的实测值和数值评估值对比其安全限值，评价跨步电压和接触电压是否满足人身安全要求。 接地装置所在的变电所的有效接地系统的最大单相接地短路电流不超过35kA时，跨步电位差一般不宜大于80V；一个设备的接触电位差不宜明显大于其他设备，一般不宜超过85V；转移电位一般不宜超过110V。接地装置所在变电所的有效接地系统的最大单相接地短路电流超过35kA时，参照以上原则判断测试结果。八、电力系统的防雷接地八、电力系统的防雷接地接地装置的安全性状态评估接地装置的安全性状态评估（3） 对接地网电气完整性的要求对接地网电气完整性的要求 目的是为了检查电气设备与主接地网连接状况：状况良好设备的回路电阻测试值应在50m以下；50200m者，宜关注其变化，重要设备宜在适当时候检查处理；200m1者，对重要设备应尽快检查处理，其它设备宜在适当时候检查处理；1以上者，设备与主地网未连接，应尽快检查处理。八、电力系统的