防雷保护2防雷装置的种类与作用2避雷器

电力安全生产及防护范明树电力工程系第3章防雷保护认识雷电防雷装置的种类与作用电力设施和建筑物的防雷防雷装置的安装与维护2、防雷装置的种类与作用电力系统过电压常用防雷装置防雷接地（2）避雷器避雷器是用来限制过电压、保护电气设备绝缘的电器。避雷器接于导线和地之间，与被保护设备并联。（2）避雷器正常情况下，避雷器中无电流流过。一旦线路上传来危及被保护设备绝缘的过电压波时，避雷器立即动作，使雷电波电荷泄入大地，将过电压限制在一定的水平。当过电压作用过去以后，避雷器又能自动切断工频续流，使电力系统恢复正常工作。避雷器的击穿特性如何与系统可靠运行匹配？避雷器运行次数与系统可靠性关系。电力避雷器性能指标伏秒特性：指电压与时间的对应关系。工频续流：指雷电压或过电压放电结束，但工频电压仍作用在避雷器上，使其流过的工频短路接地电流。绝缘强度自恢复能力：电气设备绝缘强度与时间的关系，即恢复到原来绝缘强度的快慢。避雷器的额定电压：把工频续流第一次过零后，间隙所能承受的，不至于引起电弧重燃的最大工频电压，又称电弧电压。对电力避雷器的基本要求（2）要求避雷器间隙绝缘强度的恢复程度高于避雷器上恢复电压的增长程度。电气设备的最高工频电压（1）避雷器的伏秒特性的上限不得高于电气设备的伏秒特性的下限。避雷器的伏秒特性电气设备的伏秒特性避雷器恢复电压工频电压绝缘强度恢复高于绝缘强度恢复低于避雷器类型保护间隙管型避雷器阀型避雷器磁吹避雷器（FCD）氧化锌避雷器（MOA）保护间隙保护间隙由两个电极组成。角球双间隙（单位：mm）1—主间隙；2—辅助间隙；3—针式绝缘子；4—安装用横担；5—接地线；6—接导线；7—防雨罩

主间隙采用角形，使工频续流电弧在自身电动力和热气流的作用下，易于被拉长而自行熄灭。辅助间隙是为了防止主间隙被外物短接而造成接地短路事故保护间隙原理及优缺点当雷电波侵入时，间隙首先击穿放电，使工作线路接地，避免了被保护物上电压升高，从而保护了设备。过电压之后，由于间隙处于击穿导通状态，间隙中仍有由工作电压所产生的工频续流。工频续流电弧拉长而熄灭后，系统才恢复正常工作。保护间隙的熄弧能力较差，有时不能自动熄弧，从而会引起断路器的跳闸；并且保护间隙的结构导致其间隙间为极不均匀电场，伏秒特性较陡，不易与被保护物配合；间隙动作后工作线路直接接地，会形成“截波”，危及设备的纵绝缘。目前只有在缺乏避雷器的情况下才采用保护间隙，并与自动重合闸装置配合使用，以提高供电的可靠性。管型避雷器管型避雷器是具有高熄弧能力的保护间隙1—环形电极；2—棒电极；3—产气管；4—喷气口；5—金属端盖；6—工作母线；S1—内间隙；S2—外间隙管型避雷器原理在正常情况下，避雷器通过内间隙S1、外间隙S2使电网与大地隔开。当大气过电压波传来，达到避雷器冲击放电电压时，使内、外间隙击穿，工作母线接地，避免了被保护设备上的电压升高，从而保护了设备绝缘。当过电压消失后，间隙中仍有由工作电压所产生的工频续流。工频续流电弧的高温使产气管内产气材料分解出大量气体，管内压力急剧升高（可达数十以至于上百个标准大气压）。气体在高温压力作用下由喷气口喷出，形成强烈的“纵吹”作用，从而使电弧在工频续流过零时熄灭，使电网恢复到正常运行状态。管型避雷器缺点及应用伏秒特性较陡且放电分散性较大，而一般变压器或其它电气设备绝缘的冲击放电伏秒特性较平，二者不能很好地配合；管型避雷器动作以后工作母线直接接地形成电压截波，对变压器绝缘有损害；此外，管型避雷器放电特性受到大气条件影响较大。管型避雷器目前只适用于发电厂、变电所的进线段保护以及输电线路绝缘弱点的保护，如大跨距和交叉档距处。阀型避雷器(a)FS—10型；(b)FS—0.38型1—上接线端2—火花间隙3—云母垫圈4—瓷套管5—阀电阻片6—下接线端

阀型避雷器的火花间隙

火花间隙内部结构

阀型避雷器的内部结构阀型避雷器原理在电力系统正常工作时，间隙将阀片电阻与工作母线隔离，以免由工作电压在阀片电阻中产生的电流使阀片烧坏。当系统中出现过电压且幅值超过间隙的放电电压时，间隙先击穿，冲击电流通过阀片流入大地，由于阀片的非线性，其电阻在流过大的冲击电流时变得很小，故在阀片上产生的压降（称为残压）将不会很高，使其低于被保护设备的冲击耐压值，设备得到保护。当过电压消失后，间隙中由工作电压产生的工频续流仍将继续流过避雷器，此续流由于受阀片电阻的限制远较冲击电流为小。故阀片电阻变得很大，从而进一步限制了工频续流的数值。使间隙能在工频续流第一次经过零值时就将电弧切断，电网恢复正常运行。磁吹避雷器（FCD）为进一步提高阀型避雷器的保护能力，在普通阀型避雷器的基础上，发展了一种磁吹避雷器。磁吹避雷器的基本原理和结构与普通阀型避雷器相同，其主要区别在于采用了灭弧能力较强的磁吹火花间隙和通流能力较大的高温阀片电阻，因而具有更高的灭弧性能和通流能力，除用以限制雷电过电压以外，还可用来限制电力系统的内部过电压。阀型避雷器的电气特性额定电压指正常工作时加在避雷器上的工频电压。避雷器的额定电压应与避雷器安装地点电力系统的额定电压等级相同。灭弧电压指保证避雷器能够在工频续流第一次过零时灭弧的条件下，允许加在避雷器上的最高工频电压。灭弧电压应当大于避雷器工作母线上可能出现的最高工频电压，否则避雷器可能因为不能灭弧而爆炸。工频放电电压指在工频电压作用下，避雷器将发生放电的电压值，是说明避雷器火花间隙的绝缘强度的指标。普通避雷器在内过电压下不允许动作，因此通常规定其工频放电电压的下限应不低于该系统可能出现的内过电压值。阀型避雷器的电气特性冲击放电电压指在冲击电压作用下避雷器放电的电压值（幅值），通常给出的是上限值。避雷器的伏秒特性应当低于被保护设备绝缘的冲击击穿电压的伏秒特性，才能起到保护作用。残压雷电流通过避雷器时在阀片上产生的电压降。由阀型避雷器的保护原理可知，避雷器放电以后就相当于以残压突然作用在被保护设备上，由此避雷器的残压愈低保护性能愈好。根据分析及实际统计，现行标准规定：通过避雷器的额定雷电冲击电流，220kV及以下系统取5kA；330kV及以上的超高压系统取10kA。因此，避雷器上的残压都是以上述电流作用下的压降为标准。该电流下的残压也作为各类电网防雷设计和绝缘配合的依据。保护比指避雷器的残压与灭弧电压之比。保护比愈小，说明残压愈低或灭弧电压愈高，因而保护性能愈好。氧化锌避雷器（MOA）氧化锌避雷器（简称MOA）是一种新型的避雷器。这种避雷器的阀片以氧化锌（ZnO）为主要原料，附以少量能产生非线性特征的金属氧化物，经高温熔烧而成。氧化锌阀片具有很理想的伏安特性，其非线性系数很小，一般为0.