最詳細的避雷器結(jié)構(gòu)原理分享
特高壓電力旗下的氧化鋅避雷器測試儀可以幫助眾多電力工作者更加方便的進行各類電力測試。
避雷器的作用 當(dāng)雷電過電壓沿架空線侵入變電站或其他建筑物時,會發(fā)生閃絡(luò),甚至使電氣設(shè)備絕緣擊穿。因此,如果在電氣設(shè)備的電源輸入口并聯(lián)一個保護裝置,即避雷器,如圖1所示,當(dāng)過電壓值達到規(guī)定的工作電壓時,避雷器會立即動作,流過充電,限制過電壓幅值,保護設(shè)備絕緣;電壓值正常后,避雷器迅速恢復(fù)原狀,保證系統(tǒng)正常供電。
避雷器的保護作用基于三個前提:
1.伏秒特性與被保護絕緣的伏秒特性匹配良好
2.確保剩余電壓低于絕緣絕緣的沖擊電氣強度
3.被保護的絕緣必須在避雷器的保護距離內(nèi)。
避雷器要求:
1.正常工作時不放電,過電壓時正確放電動作
2.放電后必須有自恢復(fù)功能
避雷器的相關(guān)參數(shù):
1、連續(xù)工作電壓:允許長期工作電壓。它應(yīng)該等于或大于系統(tǒng)的最高相電壓。
2、額定電壓(kV):即允許的最大短時工頻電壓(滅弧電壓)。避雷器在此工頻電壓下可動作,放電滅弧,但在此電壓下不能長時間動作。它是避雷器特性和結(jié)構(gòu)的基本參數(shù),也是設(shè)計的依據(jù)。
3、工頻耐受伏秒特性:表示氧化鋅避雷器在規(guī)定條件下承受過電壓的能力。
4、標(biāo)稱放電電流(kA):用于對避雷器進行分類的峰值放電電流。220 kV及以下系統(tǒng)的剩余電壓不應(yīng)超過5 kA:是指避雷器兩端在浪涌電流作用下產(chǎn)生的電壓,也可以理解為避雷器所能承受的最高電壓。
避雷器的分類和結(jié)構(gòu)常用的有閥式、管式、無金屬氧化物的保護間隙等形式。
(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兩大類。普通閥門避雷器有FS和FZ兩個系列;磁吹閥避雷器有兩個系列,F(xiàn)CD和FCZ。
閥門避雷器型號中符號的含義如下:
F閥避雷器;S——分布(變換)電函數(shù);Z-為電站;用于 Y 線;D-為旋轉(zhuǎn)電機;C 帶磁放電間隙。
閥式避雷器主要由扁平火花隙和碳化硅電阻器(閥片)串聯(lián)組成,安裝在密封瓷管內(nèi)。外殼有接線螺栓用于安裝。避雷器中的碳化硅電阻器具有非線性特性,在正常電壓下其電阻值很大,在過電壓時其電阻值變小。
閥式避雷器的火花隙在正常工頻電壓下沒有被破壞,但在雷電波過電壓下,避雷器的火花隙被破壞;碳化硅電阻的電阻值變得很小,雷電波很大,雷電流通過電阻順利流入大地,電阻閥板對跟隨雷電流的工頻電壓呈現(xiàn)很大的電阻,所以工頻電流被火花隙阻斷,線路恢復(fù)正常運行。可見,電阻閥片與火花隙的緊密配合,使避雷器非常像一個閥門,為雷電流打開“閥門”,為工頻電流關(guān)閉,故稱為閥式避雷器。
磁力鼓風(fēng)機避雷器(FCD型)裝有磁性裝置,可加速火花隙中電弧的熄滅,專門用于保護高壓電機等重要或弱絕緣設(shè)備。
(2)管球避雷器的保護間隙和保護間隙是最簡單的防雷設(shè)備。為防止主間隙被異物短路而引起誤動作,在主間隙下方串聯(lián)一個輔助間隙。由于保護間隙滅弧能力較弱,一般要求與自動重合閘裝置配合使用,以提高供電的可靠性。
管狀避雷器的基本元件是安裝在產(chǎn)氣管道中的火花隙。管狀避雷器由滅弧管的內(nèi)間隙和外間隙組成。滅弧管一般由纖維膠木等在高溫下能產(chǎn)生氣體的材料制成。當(dāng)雷電波過電壓來臨時,管狀避雷器內(nèi)外間隙被擊穿,雷電流通過接地線漏入大地。傳入的工頻電流產(chǎn)生強烈的電弧,燒毀管壁并產(chǎn)生大量氣體從噴嘴噴出,迅速將電弧熄滅。同時,外部間隙恢復(fù)絕緣,
因為管狀避雷器是靠工頻電流產(chǎn)生氣體來滅弧的,如果短路電流過大,產(chǎn)生的過多氣體超過滅弧管的機械強度,就會開裂或爆炸。因此,管狀避雷器通常在室外使用。
(3) 2 懸掛式氧化物避雷器 1) 無間隙金屬氧化物避雷器(又稱壓敏避雷器)是1970年代開始出現(xiàn)的一種新型避雷器。與傳統(tǒng)的碳化硅閥式避雷器相比,無間隙金屬氧化物避雷器沒有火花隙,使用氧化鋅(ZnO)代替碳化硅(SiC)。在結(jié)構(gòu)上,由壓敏電阻制成的閥板是層疊的。因此,閥片具有優(yōu)良的非線性伏安特性:在工頻電壓下,呈現(xiàn)很大的電阻,有效抑制工頻電流;并且在雷電波過電壓下,也呈現(xiàn)出很小的電阻,可以很好的泄放雷電流。
金屬氧化物避雷器具有保護特性好、流通能力強、殘壓低、體積小、安裝方便等優(yōu)點。目前,金屬氧化物避雷器已廣泛應(yīng)用于高低壓電氣設(shè)備的保護。
氧化鋅避雷器銘牌上型號字母的含義例如HY5WS-17/50L:
H——代表復(fù)合絕緣護套;
Y——表示金屬氧化鋅避雷器;
5-表示沖擊放電電流為5kA;
W——表示無間隙;
S-表示配電類型;
17-表示避雷器額定電壓為17kV;
50-表示避雷器的剩余電壓為50kV;
L-表示帶釋放裝置的氧化鋅避雷器。
(2)串聯(lián)間隙金屬氧化物(氧化鋅)避雷器由復(fù)合金屬氧化物避雷器中的電阻片和間隙片串聯(lián)組成;間隙片在陶瓷環(huán)中裝有兩個碟形電極。它適用于非有效接地的中性線系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障或電弧接地時,可能會產(chǎn)生嚴(yán)重的瞬態(tài)過電壓,且持續(xù)時間較長。無間隙氧化鋅避雷器難以承受這樣的過電壓,而串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器克服了上述缺點。在單相接地和較低幅值電弧接地過電壓下,串聯(lián)間隙不動作,使避雷器與系統(tǒng)隔離;在高于上述過電壓、間隙放電、
避雷器檢測項目及標(biāo)準(zhǔn)
(1) 測量絕緣電阻。使用2500V及以上兆歐表,35kV及以上,不低于2500MQ;35kV及以下,不低于1000MQ。
(2) 測量1mA DC 的電壓和75% 電壓下的漏電流。對避雷器施加直流電壓,漏電流隨電壓升高而逐漸增大。當(dāng)電流值達到1mA時,記錄電壓值,然后將電壓降低到電壓值的75%,記錄漏電流。該值不應(yīng)大于 50μA。
(3) 工作電壓下的交流漏電流。測量工作電壓下的全電流、電阻電流或功率損耗。與初始值相比,測量值不應(yīng)有顯著變化。當(dāng)阻性電流加倍時,必須檢查電源故障。
當(dāng)電阻電流增加到初始值的150%時,應(yīng)適當(dāng)縮短監(jiān)測周期。
上述測試可以發(fā)現(xiàn)避雷器受潮、老化、表面裂紋和絕緣老化等缺陷。