避雷器结构特点及特性试验课件

1、主要内容避雷器结构特点及特性试验一 避雷器保护概述二 避雷器结构及种类 三 避雷器重要参数说明四 避雷器试验项目 五 数据分析及注意事项 一 避雷器保护概述 当雷电压侵入波超过避雷器的击穿强度时，避雷器阀片被击穿，限制侵入电气设备的过电压幅值。侵入波过后，避雷器的绝缘强度能自行恢复，以使电气设备能够继续运行。一 避雷器保护概述避雷器的作用用途：限制过电压（雷电和操作） 保护设备免受过电压的绝缘损坏（限压） 绝缘配合的基础发展：间隙管型避雷器碳化硅氧化锌 有间隙无间隙 无间隙金属氧化物避雷器基本要求具有良好的伏秒特性，以易于实现合理的绝缘配合。 应有较强的绝缘强度自恢复能力，以利于快速切断工频续

2、流，使电力系统得以继续运行。一 避雷器保护概述一 避雷器保护概述灭弧电压：工频电流第一次过零后间隙所能承受的不至于引起电弧重燃的最大工频电压。灭弧电压越高，避雷器性能越好。 要求避雷器具有很强的绝缘强度自恢复能力，在工频续流第一次过零时熄弧，不再重燃。 一 避雷器保护概述二 避雷器结构及种类工作原理（非线性特性） 氧化锌电阻片是避雷器芯体的核心，当作用在避雷器上的电压达到动作电压时，电阻片的阻抗急剧减小，处于大电流导通状态，从而快速泄放过电压能量并将其两端的过电压限制在一定水平，以保护设备的绝缘；在过电压冲击波过后，电阻片会即刻恢复到原高阻状态。 避雷器用电阻片的形状分为饼状和环状。 电阻片是

3、由氧化锌（ZnO）和少量添加剂充分混合、研磨和搅拌，经喷雾造粒、压制成形，再高温烧制而成。微观结构： ZnO晶粒（直径大约10m）是低电阻率介质，在其表层即晶界层（约0.1m厚）是高电阻率。两者紧密连接。工作原理：低电场区（势垒）、中电场区和高电场区（隧道效应），实现非线性特性，其非线性系数约为0.015-0.05 二 避雷器结构及种类二 避雷器结构及种类避雷器的类型1.按用途分类 按场合：电站用、配电用、线路用。按保护对象：并联电容器用、变压器中性点用、发电机用、电动机用和发电机中性点用等。 1.1电站用 用以限制作用在31000kV变电站设备上操作和雷电过电压。 1.2配电用 用以限制作用

4、在320kV配电设施，主要是配电变压器、分段开关、刀闸及电缆头的雷电过电压和除谐振过电压及暂态过电压以外的相对地过电压。 二 避雷器结构及种类二 避雷器结构及种类避雷器的类型1.按用途分类 1.3并联电容器用 用以限制投切电容器组时可能产生的过电压，用于不同容量和电压等级电容器组的避雷器，其能量吸收能力有不同的要求。 1.4发电机用 用以限制作用在发电机的雷电过电压和除谐振过电压以外的相对地过电压，并可限制升压变的传递过电压。 1.5电动机用 用以限制310kV投切电动机时的操作过电压。 二 避雷器结构及种类避雷器的类型1.按用途分类 1.6发电机中性点用 用以限制发电机中性点的雷电侵入波过电

5、压，同时对发电机整个绝缘也有一定的保护作用。在正常运行工况下，作用在避雷器上的电压很低。 1.7变压器中性点用 主要用以限制中性点为分级绝缘的变压器（包括中性点接有低于其设备绝缘水平的设备，如消弧线圈）雷电过电压，在正常运行工况下，作用在避雷器上的电压很低。 二 避雷器结构及种类避雷器的类型2.按结构分类 分为无间隙避雷器和有间隙避雷器。 2.1无间隙 具有结构简单、保护特性平坦、安装方便和运行检测方便等优点。 2.2有间隙 线路防雷用避雷器(减少避雷器和老化和运维)； 谐振过电压多发的地方(早期)； 限制110220kV敞开式变电站多重雷过电压用。二 避雷器结构及种类避雷器的类型3.按外绝缘

6、材质 分为绝缘外套避雷器和罐式避雷器。 3.1绝缘外套 瓷外套：突出优点是抗老化性能和抗弯的机械强度。 复合外套：耐污性能高、体积小、重量轻和不易破碎等优点。 3.2有间隙 金属罐式避雷器是GIS的配套设备;为单体结构,没有外绝缘和污秽问题。二 避雷器结构及种类15瓷套式避雷器 复合外套式避雷器 金属罐式避雷器 以上三图分别为磁外套、复合外套、GIS型氧化锌避雷器结构图二 避雷器结构及种类产品型式：Y-金属氧化物避雷器外套类型：H-复合外套，其他外套不表示标称放电电流(kA)结构特征：W-无间隙，C-带串联间隙保护类型：S-配电，R-电容器，T-电铁，Z或无-电站，X-线路，F-SF6组合电器

7、设计序号：以数字表示避雷器额定电压标称放电电流下的残压附加特征代号：A-爬电比距25mm/Kv，B-爬电比距31mm/kV，J-绝缘子间隙，K-空气间隙，S-三相。三 避雷器重要参数说明1.额定电压 避雷器两端之间允许施加的最大工频电压有效值。相当于有间隙碳化硅避雷器的灭弧电压。它是避雷器各种特性的基准参数。2.起始动作电压(参考电压) 以通过1mA工频电流阻性分量峰值或直流幅值时的避雷器两端电压峰值U1mA定义为起始动作电压。三 避雷器重要参数说明3.持续运行电压 它是指在运行中允许长期施加于避雷器两端的工频电压有效值。它表征了MOA对长期作用的工频电压耐受能力。 选择MOA持续运行电压U时

8、应满足： 3-10kV系统：Uc1.1Um; 35-66kV系统：UcUm 式中:Um-系统最高运行线电压，为系统标称电压的1.15倍。三 避雷器重要参数说明电压等级中性点有效接地系统中性点非有效接地系统10s以上切除故障10s及以内切除故障320kV/Uc1.1 UmUcUm / 3566kV/UcUm110kV及以上UcUm / /5.工频耐受伏秒特性 考核氧化锌避雷器对工频过电压的耐受能力。对中性点非直接接地系统，氧化锌避雷器在下列时间内耐受相应的工频过电压倍数： 1.2Um 1000s 1.3Um 100s 1.4Um 1s三 避雷器重要参数说明4.压比 氧化锌避雷器通过波形为8/20

9、us的额定冲击放电电流时的残压与起始动作电压(参考电压)之比。压比越小，说明通过冲击大电流时的残压越低，氧化锌避雷器的保护性能越好。三 避雷器重要参数说明6.最大残压 在避雷器所允许最大陡波冲击电流、雷电冲击电流及操作冲击电流下避雷器两端电压，它是表征避雷器保护水平的重要参数。7.荷电率 它是指长期施加在MOA上的持续工作电压峰值与其工频参考电压的比值。它是影响MOA的老化性能和保护水平的一项重要参数。 四 避雷器试验项目绝缘电阻测量测量1.对被试避雷器充分放电。2.避雷器为两节时的试验方法： 当拆除一次连接线时，可以分别对上、下两节避雷器进行试验，接线如下图中图a和图b。 当不拆开一次连线时

10、（避雷器顶部接地），试验接线见下图中图c和图d。避雷器为三节及以上时，在试验时一般不用拆开一次引线，试验时把避雷器顶部接地，试验接线可参照下图执行：a 测量上节 b 测量下节 c 测量上节 d 测量下节 e 测量底座四 避雷器试验项目3.测量底座的绝缘电阻时，断开避雷器底座与计数器连接点，试验接线见上图中图e。4.用接地线对避雷器的两极充分放电。 注意事项:1、测量绝缘电阻前后，应将设备对地放电数次并短路接地；2、用2500V以上兆欧表；3、测量时应记录空气相对湿度、环境温度；4、不拆线测量下节避雷器时底座的绝缘电阻不能太低；5、拆开断开避雷器底座与计数器连接线时，拆前必须做好记录，恢复接线后

11、必须认真检查核对。四 避雷器试验项目试验要求：避雷器本体：35kV以上，绝缘电阻不低于2500M；35kV以下，绝缘电阻不低于1000M；底座绝缘电阻：不低于100M；与历次试验结果和同类设备的试验结果相比无显著差别。四 避雷器试验项目四 避雷器试验项目1.直流1mA下的电压U1mA 为无间隙金属氧化物避雷器通过1mA 直流电流时，被试品两端的电压值。2.0.75U1mA电压下的漏电流 为试品两端施加75%的U1mA电压，测量流过避雷器的直流漏电流。 U1mA和0.75U1mA下漏电流是判断无间隙金属氧化物避雷器质量状况的两个重要参数，运行一定时期后，U1mA和0.75U1mA下漏电流的变化能

12、直接反映避雷器的老化、变质程度。 特别是对采用大面积金属氧化物电阻片组装的避雷器和多柱金属氧化物电阻片并联的避雷器，用此方法容易判断它们的质量缺陷。测量0.75U1mA下漏电流时的U1mA电压值应选用U1mA初始值或制造厂给定的U1mA值。四 避雷器试验项目第一节测量接线 在线测量500kV避雷器直流1mA电压UlmA及0.75UlmA下漏电流的原理与接线方式：四 避雷器试验项目第二节测量接线四 避雷器试验项目第三节测量接线 避雷器直流1mA电压的数值不应该低于GB 11032中的规定数值，35kV及以下：U1mA实测值与初始值或制造厂规定值比较变化不应超过5；35kV以上220kV以下不应超

13、过10%；220kV及以上不应超过20%。 500kV避雷器运行电流不超过2mA;110kV-220kV避雷器，运行电流不超过0.5-0.6mA；10kV-35kV避雷器，运行电流不超过0.3-0.5mA。 与历次试验结果和同类设备的试验结果相比无显著差别。如试验数据虽未超过标准要求，但是与初始数据出现比较明显变化时应加强分析，并且在确认数据无误的情况下加强监视，如增加带电测试的次数等。试验要求四 避雷器试验项目高压引线应采用专用的屏蔽线，不能用设备的一次引线代替（或部分代替）高压引线；不拆线的试验方法只适用于两节避雷器的特性基本相近的情况，如果特性相差太大，就会使特性电压偏低的那一节避雷器电

14、流过大，造成直流发生器过载；直流发生器的倍压筒应尽可能远离被试品，高压引线应尽量缩短，必要时用绝缘物支持牢固且高压引线与被试品的夹角尽可能接近90度；变更结线或试验结束时，应首先断开试验电源，将设备对地放电数次并短路接地；试验时应注意电流表A1的读数不能超过直流发生器的额定输出电流。四 避雷器试验项目试验关键点MOA的基本电流参数及物理特性 对交流运行电压下MOA的泄漏电流而言，全电流是重要基本参数之一，是主要测量对象。 全电流由容性和阻性电流组成，MOA无故障时其值仅为0.22mA。正常情况下流过MOA阀片的主要是容性电流，阻性电流相对较小，仅占全电流约1O%左右。 虽然容性电流被认为是线性

15、变化，但由于MOA阀片的非线性，导致阻性电流为一非正弦波，故全电流波也为非正弦波。当流过MOA总体的电流I为已知时其压降U为：五 数据分析及注意事项 由于3次以上奇次谐波电流的值很小，一般认为阻性电流峰值由基波和3次谐波电流组成，它能综合反映MOA的受潮、元件损坏、表面污秽和阀片老化。 阻性电流峰值和全电流波虽同为非正弦波，但由于全电流中的容性电流在相位上超前阻性电流90。故两者波形有较大差别。 阻性电流基波是个正弦分量，主要反映MOA有功分量的变化。与阻性电流峰值一样，阻性电流基波也能反映MOA的受潮、元件损坏、表面污秽和阀片老化情况，不同的是它是从功率损耗的角度来反映的。五 数据分析及注意

16、事项全电流 全电流是个非正弦量，应以峰值来表示。 全电流峰值由容性和阻性电流组成，阻性电流所占成分很小，因此全电流对阻性电流的变化反映不灵敏，就是有反应也容易被测量的分散性所掩盖，导致无法正确判别。 测量全电流能够发现已发生显著劣化的MOA，但对其早期的老化或受潮反应不灵敏，其价值主要体现在MOA有较大故障或老化较严重时，故它只是一个不可缺少的参考量。五 数据分析及注意事项阻性电流峰值 由包括基波在内的各奇次谐波叠加而成。 在系统持续运行电压下，正常的阻性电流峰值约1OO200pA，MOA受潮和阀片老化后阻性电流峰值的变化很容易达到这个数量级，故阻性电流峰值综合反映MOA性能的变化比较灵敏，很

17、多情况下都以其数值的大小来判别MOA性能的优劣。五 数据分析及注意事项 严格遵守避雷器电导电流测试周期，雷雨季节前后各测量一次。1.雷雨季节前，还应对避雷器进行红外热像普测。2.严格避雷器的交接试验，500kV氧化锌避雷器必须测量持续运行电压下的泄漏电流，不超过2mA。 对金属氧化物避雷器，必须坚持在运行中按规程要求进行带电试验。 当发现异常情况时，应及时查明原因。 35kV及以上电压等级金属氧化物避雷器可用带电测试替代定期停电试验，但对500kV金属氧化物避雷器应35年进行一次停电试验。五 数据分析及注意事项 1.避雷器内部受潮时，阻性电流的基波分量显著增加，高次谐波分量增加相对较小，且阻性电流分量会长期增加。 2.避雷器正常运行时，内部电阻片与外部瓷套之间的径向电位差很小，但是当避雷器受到污秽或雾气的作用时，外部瓷套上的电位分布就会发生变化，使整个避雷器