1.避雷器應(yīng)用的比較
目前在電力系統(tǒng)中運(yùn)行的避雷器主要有兩種類(lèi)型。一類(lèi)是以串聯(lián)火花間隙與碳化硅閥片為主要元件的傳統(tǒng)閥型避雷器;另一類(lèi)是以氧化鋅電阻片為主要元件的金屬氧化物避雷器。其主要元件的伏安特性如下圖一二所示。
從圖一可以看到，對(duì)于單個(gè)間隙而言當(dāng)很大的雷電流流過(guò)非線(xiàn)性電阻時(shí)，非線(xiàn)性電阻將呈現(xiàn)很大的電導(dǎo)率，使避雷器上出現(xiàn)的殘壓U0不致過(guò)高。當(dāng)雷電流過(guò)去后，加在閥片上的電壓是系統(tǒng)電壓Ux時(shí)，非線(xiàn)性電阻的電導(dǎo)率突然下降而將工頻續(xù)流限制到很小的數(shù)值。事實(shí)上閥型避雷器的間隙由數(shù)個(gè)或數(shù)十個(gè)單間隙組成而形成的一個(gè)電容鏈。由于電片對(duì)地和對(duì)高壓端蓋的部分電容的影響，電壓在各間隙上分布是不均勻的。嚴(yán)重的是這種不均勻非常的不穩(wěn)定，它受瓷套表面情況影響很大，使得避雷器的工頻放電電壓很不穩(wěn)定。雖然可以通過(guò)在每個(gè)間隙或間隙組上并聯(lián)一個(gè)分路電阻來(lái)解決，但分路電阻中將長(zhǎng)期有電流流過(guò)(泄漏電流);且經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)行非線(xiàn)性并聯(lián)電阻會(huì)逐漸老化，表現(xiàn)為阻值增加，電導(dǎo)電流下降，影響避雷器性能。
從圖二可以看到氧化鋅電阻片在擊穿區(qū)域具有較好的非線(xiàn)性，使得氧化鋅避雷器在正常工作電壓下電阻值很大，泄漏電流很小;在過(guò)電壓情況下其電阻值又很小，過(guò)電壓能量釋放即恢復(fù)到高阻值狀態(tài)，無(wú)工頻續(xù)流，所以無(wú)間隙氧化鋅避雷器得到了廣泛應(yīng)用。
但是，作為過(guò)電壓保護(hù)電器，針對(duì)其所釋放的能量，其自身仍存在過(guò)電壓防護(hù)問(wèn)題。對(duì)于能量有限的過(guò)電壓(如雷電過(guò)電壓和操作過(guò)電壓)，避雷器泄流能起限壓保護(hù)作用。對(duì)能量是無(wú)限(有補(bǔ)充能源)的過(guò)電壓，如暫態(tài)過(guò)電壓(工頻過(guò)電壓和諧振過(guò)電壓的總稱(chēng))，其頻率或?yàn)楣ゎl或?yàn)楣ゎl的整數(shù)倍或分?jǐn)?shù)倍，與工頻電源頻率總有合拍的時(shí)候，如因某些原因而激發(fā)暫態(tài)過(guò)電壓，工頻電源能自動(dòng)補(bǔ)充過(guò)電壓能量，即使避雷器泄流過(guò)電壓幅值不衰減或只弱衰減，暫態(tài)過(guò)電壓如果進(jìn)入避雷器保護(hù)動(dòng)作區(qū)，勢(shì)必長(zhǎng)時(shí)反復(fù)動(dòng)作直至熱崩潰，避雷器損壞爆炸，因此暫態(tài)過(guò)電壓對(duì)避雷器有致命危害。如果已將全部暫態(tài)過(guò)電壓限定在保護(hù)死區(qū)內(nèi)不受其危害的避雷器，稱(chēng)之為暫態(tài)過(guò)電壓承受能力強(qiáng)，反之稱(chēng)暫態(tài)過(guò)電壓承受能力差。碳化硅避雷器暫態(tài)過(guò)電壓承受能力強(qiáng)，但由于運(yùn)行中動(dòng)作特性穩(wěn)定性差，常因沖擊放電電壓(保護(hù)動(dòng)作區(qū)起始電壓)值下降，仍可能遭受暫態(tài)過(guò)電壓危害，動(dòng)作負(fù)載重壽命短。無(wú)間隙氧化鋅避雷器因其拐點(diǎn)電壓(可近似地把參考電壓當(dāng)作拐點(diǎn)電壓)偏低，僅2.21～2.56Uxg(大相電壓)，而有些暫態(tài)過(guò)電壓大值達(dá)2.5～3.5Uxg，故有暫態(tài)過(guò)電壓承受能差，損壞爆炸率高和壽命短等缺點(diǎn)。
對(duì)暫態(tài)過(guò)電壓危害有效防護(hù)辦法是加結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定的串聯(lián)間隙將全部暫態(tài)過(guò)電壓限定在保護(hù)死區(qū)內(nèi)，使避雷器免受其危害。串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器有此*優(yōu)點(diǎn)。結(jié)構(gòu)上串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器既有間隙又用氧化鋅閥片，其間隙結(jié)構(gòu)不同于碳化硅避雷器。其間隙數(shù)量少，當(dāng)過(guò)電壓達(dá)到?jīng)_擊放電電壓時(shí)，間隙無(wú)時(shí)延擊穿，同時(shí)因隙距大動(dòng)作特性穩(wěn)定，可避免碳化硅避雷器間隙帶來(lái)的缺點(diǎn)。串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器的間隙已將全部暫態(tài)過(guò)電壓限定在保護(hù)死區(qū)內(nèi)免受其危害，故又可避免無(wú)間隙氧化鋅避雷器因拐點(diǎn)電壓偏低帶來(lái)的缺點(diǎn)。
2.串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器試驗(yàn)問(wèn)題
隨著現(xiàn)代防雷技術(shù)的發(fā)展，在小電流接地系統(tǒng)中交流串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器正逐步在變壓器開(kāi)關(guān)、母線(xiàn)、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、線(xiàn)路、電容器組等電氣設(shè)備得到應(yīng)用。作為電氣設(shè)備本身，同樣存在著閥片性能、參數(shù)設(shè)計(jì)、絕緣材質(zhì)、裝配不良、密封缺陷等問(wèn)題;掌握其性能狀況亦顯得十分必要。對(duì)于中性點(diǎn)非直接接地的3—63KV電力系統(tǒng)中的氧化鋅避雷器，我國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T596—1996《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《規(guī)程》)明確規(guī)定其試驗(yàn)項(xiàng)目為：1.絕緣電阻;2.直流1mA下的電壓U1mA及75%U1mA下的電流。*，該規(guī)程關(guān)于氧化鋅避雷器的試驗(yàn)項(xiàng)目是源于《交流無(wú)間隙金屬氧化物避雷器》(GB11032—89)的規(guī)定要求，是針對(duì)交流無(wú)間隙氧化鋅避雷器的?！兑?guī)程》規(guī)定的試驗(yàn)項(xiàng)目是否適用帶串聯(lián)間隙的氧化鋅避雷器值得商榷。
《規(guī)程》規(guī)定碳化硅避雷器FS系列的試驗(yàn)項(xiàng)目為1.絕緣電阻;2.工頻放電。FCD系列試驗(yàn)項(xiàng)目為1.絕緣電阻;2.電導(dǎo)電流。結(jié)合無(wú)間隙氧化鋅避雷器和有間隙碳化硅避雷器因結(jié)構(gòu)不同而在試驗(yàn)上的不同，我們認(rèn)為目前在小電流接地系統(tǒng)中廣泛使用的帶串聯(lián)間隙的氧化鋅避雷器試驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)為1.絕緣電阻;2.工頻放電。對(duì)于一些為了解決電壓分布問(wèn)題，而在間隙兩側(cè)并聯(lián)電阻的串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器還應(yīng)做電導(dǎo)電流。
由于采用ZnO閥片，其絕緣電阻測(cè)量同無(wú)間隙氧化鋅避雷器。測(cè)量值決定于閥片外和內(nèi)部絕緣部件和瓷套。測(cè)量使用2500V兆歐表，35kV及以下避雷器絕緣電阻值不低于1000MΩ;35kV以上避雷器不低于25000MΩ。
由于存在間隙，直流1mA下的電壓U1mA及75%U1mA下的電流試驗(yàn)項(xiàng)目是不適合有間隙氧化鋅避雷器的。而工頻放電試驗(yàn)是檢驗(yàn)間隙避雷器電氣性能的一個(gè)基本項(xiàng)目。雖然由于氧化鋅電阻片具有在低電壓下良好的高阻和限流的特點(diǎn)，可不考慮放電間隙的切斷比;但是，其工頻放電電壓同樣不能過(guò)高和過(guò)低。過(guò)高的工頻放電電壓就會(huì)使沖擊放電電壓升高，從而影響避雷器的性能。過(guò)低的工頻放電電壓就可能造成在被保護(hù)設(shè)備的絕緣能耐受而不需要保護(hù)的操作過(guò)電壓下動(dòng)作。所以，工頻放電電壓應(yīng)根據(jù)避雷器保護(hù)對(duì)象有相應(yīng)的放電電壓范圍。目前，由于《規(guī)程》的相對(duì)滯后，很難在有關(guān)規(guī)程中查到相應(yīng)的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。所以，預(yù)防性試驗(yàn)應(yīng)參照出廠(chǎng)試驗(yàn)報(bào)告。
現(xiàn)提供目前保護(hù)高壓電動(dòng)機(jī)常用的TBP系列A、B、C三型串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器工頻放電電壓范圍，供參考。
工頻放電電壓測(cè)試數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)額定電壓(kv)
型號(hào)3.156.310.5注意
A型4.9--7.29.8--14.416.3--23.71、此標(biāo)準(zhǔn)為測(cè)3次的平均值;2、所測(cè)值為出廠(chǎng)值90%--120%視為合格;3、每次升壓應(yīng)均勻，時(shí)間控制在3.5--7S;4、每次間隔不小于10S;5、除TBP內(nèi)部間隙放電，其它任何部位閃絡(luò)視為不合格。6、接線(xiàn)同F(xiàn)S工頻放電試驗(yàn)
B型6.6--9.713.2--19.321.9--32.0
C型7--10.213--20.123.1--33.6
電導(dǎo)電流試驗(yàn)是檢查避雷器內(nèi)部是否受潮，并聯(lián)電阻有無(wú)斷裂、老化的一個(gè)重要指標(biāo)。其試驗(yàn)接線(xiàn)與FCD系列試驗(yàn)接線(xiàn)一致;要求電導(dǎo)電流不大于50µA。
3.結(jié)束語(yǔ)
串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器使用了間隙和ZnO閥片，兩者互為保護(hù)。間隙使電荷率為零，解決了ZnO閥片老化問(wèn)題;間隙在續(xù)流時(shí)易損壞，ZnO閥片*的性能使其無(wú)續(xù)流。保護(hù)設(shè)備的絕緣免受雷電和操作等過(guò)電壓的損壞起到良好的作用。*性的逐步體現(xiàn)，使得串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器將被越來(lái)越多的使用;其試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)也將逐步完善和規(guī)范。
咨詢(xún)電話(huà)