避雷器在線監(jiān)測ppt課件

1、 （一雷閃放電與過電壓（一雷閃放電與過電壓雷云放電過程雷云放電過程 雷閃過電壓。發(fā)生雷閃時(shí)，除了會產(chǎn)生直擊雷過電壓之外，雷閃過電壓。發(fā)生雷閃時(shí)，除了會產(chǎn)生直擊雷過電壓之外，還會在輸電線路中出現(xiàn)感應(yīng)過電壓，這兩種過電壓均會對輸電線還會在輸電線路中出現(xiàn)感應(yīng)過電壓，這兩種過電壓均會對輸電線路和電力設(shè)備造成危害。路和電力設(shè)備造成危害。 （二避雷裝置（二避雷裝置 避雷裝置是一種接地良好的導(dǎo)電裝置，可用來保護(hù)物體免避雷裝置是一種接地良好的導(dǎo)電裝置，可用來保護(hù)物體免遭雷擊，它主要由引雷裝置、接地裝置和連接它們的引下線組成。遭雷擊，它主要由引雷裝置、接地裝置和連接它們的引下線組成。按照引雷裝置的形式，避雷裝置

2、可分為避雷針、避雷線和避雷帶。按照引雷裝置的形式，避雷裝置可分為避雷針、避雷線和避雷帶。 （三避雷器（三避雷器 避雷器實(shí)質(zhì)上是一種放電器，可優(yōu)先于被保護(hù)電器放電動作，避雷器實(shí)質(zhì)上是一種放電器，可優(yōu)先于被保護(hù)電器放電動作，限制由線路傳來的雷電沖擊電壓和操作過電壓，完成保護(hù)后迅速限制由線路傳來的雷電沖擊電壓和操作過電壓，完成保護(hù)后迅速恢復(fù)原來對地絕緣的狀態(tài)，準(zhǔn)備下次保護(hù)動作，同時(shí)使系統(tǒng)恢復(fù)恢復(fù)原來對地絕緣的狀態(tài)，準(zhǔn)備下次保護(hù)動作，同時(shí)使系統(tǒng)恢復(fù)正常工作狀態(tài)。正常工作狀態(tài)。 1 1、避雷器的分類、避雷器的分類 通常將避雷器分為保護(hù)間隙、管式避雷器、閥式避雷器三種，通常將避雷器分為保護(hù)間隙、管式避雷器

3、、閥式避雷器三種，參見下表。參見下表。避雷器的用途和分類避雷器的用途和分類 2 2、避雷器的電氣性能指標(biāo)及特性、避雷器的電氣性能指標(biāo)及特性 (1)(1)額定電壓額定電壓: :避雷器的最大允許工頻電壓。避雷器的最大允許工頻電壓。 (2)(2)工頻放電電壓工頻放電電壓: :避雷器間隙放電時(shí)的工頻電壓有效值。避雷器間隙放電時(shí)的工頻電壓有效值。 (3)(3)沖擊放電電壓沖擊放電電壓: :給定波形和極性的沖擊電壓施加到避雷器上，給定波形和極性的沖擊電壓施加到避雷器上，放電前所對應(yīng)的電壓峰值。放電前所對應(yīng)的電壓峰值。 (4)(4)放電電流放電電流: :避雷器保護(hù)動作時(shí)通過它的沖擊電流及工頻續(xù)流避雷器保護(hù)動

4、作時(shí)通過它的沖擊電流及工頻續(xù)流統(tǒng)稱為放電電流。統(tǒng)稱為放電電流。 (5)(5)殘壓殘壓: :放電電流通過避雷器時(shí)，避雷器端子間的電壓稱為殘放電電流通過避雷器時(shí)，避雷器端子間的電壓稱為殘壓。壓。 (6)(6)通流容量通流容量: :即閥式避雷器的閥片耐受放電電流的能力，以規(guī)即閥式避雷器的閥片耐受放電電流的能力，以規(guī)定的波形和通流次數(shù)下的電流幅值來表示。定的波形和通流次數(shù)下的電流幅值來表示。 (7)(7)伏秒特性伏秒特性: :指避雷器的絕緣介質(zhì)在不同幅值沖擊電壓作用下，指避雷器的絕緣介質(zhì)在不同幅值沖擊電壓作用下，沖擊電壓值與放電時(shí)間之間的關(guān)系曲線，它是綜合衡量避雷器保沖擊電壓值與放電時(shí)間之間的關(guān)系曲線

5、，它是綜合衡量避雷器保護(hù)效果的重要依據(jù)。護(hù)效果的重要依據(jù)。 3 3、閥式避雷器、閥式避雷器 根據(jù)閥片材料的不同，閥式避雷器可分為碳化硅閥式避雷器根據(jù)閥片材料的不同，閥式避雷器可分為碳化硅閥式避雷器和金屬氧化物閥式避雷器兩種。和金屬氧化物閥式避雷器兩種。 （1 1碳化硅避雷器碳化硅避雷器 將多個(gè)串聯(lián)的保護(hù)間隙和串聯(lián)的閥片相串聯(lián)，壓緊密封在將多個(gè)串聯(lián)的保護(hù)間隙和串聯(lián)的閥片相串聯(lián)，壓緊密封在避雷器瓷套內(nèi)，閥片的材料采用金剛砂為主要成分。避雷器瓷套內(nèi)，閥片的材料采用金剛砂為主要成分。普通型碳化硅避雷器結(jié)構(gòu)簡圖普通型碳化硅避雷器結(jié)構(gòu)簡圖 金剛砂顆粒非線性電阻金剛砂顆粒非線性電阻 (2) (2)金屬氧化物

6、避雷器金屬氧化物避雷器(MOA)(MOA) 金屬氧化物避雷器由壓緊密封在避雷器瓷套內(nèi)的若干片金屬氧化物避雷器由壓緊密封在避雷器瓷套內(nèi)的若干片ZnOZnO閥片構(gòu)成。氧化鋅閥片外加氧化鉍及其它金屬氧化物粉碎燒結(jié)成閥片構(gòu)成。氧化鋅閥片外加氧化鉍及其它金屬氧化物粉碎燒結(jié)成園餅狀或環(huán)狀，上下端面噴有金屬電極，側(cè)面涂有絕緣釉以防沿園餅狀或環(huán)狀，上下端面噴有金屬電極，側(cè)面涂有絕緣釉以防沿面閃絡(luò)。這種閥片具有非常優(yōu)異的非線性特性，在高壓下電阻很面閃絡(luò)。這種閥片具有非常優(yōu)異的非線性特性，在高壓下電阻很小，泄放雷電流的同時(shí)能保持低殘壓小，泄放雷電流的同時(shí)能保持低殘壓, ,伏安特性曲線見下圖：伏安特性曲線見下圖：Z

7、nOZnO閥片伏閥片伏安特性曲線安特性曲線 4 4、避雷器的選擇、使用和維護(hù)注意問題、避雷器的選擇、使用和維護(hù)注意問題 （1 1） 避雷器連續(xù)雷電沖擊保護(hù)能力。碳化硅避雷器沒有連避雷器連續(xù)雷電沖擊保護(hù)能力。碳化硅避雷器沒有連續(xù)雷電沖擊保護(hù)能力；氧化鋅避雷器有連續(xù)雷電沖擊保護(hù)能力。續(xù)雷電沖擊保護(hù)能力；氧化鋅避雷器有連續(xù)雷電沖擊保護(hù)能力。 （2 2避雷器使用壽命。避雷器使用壽命與許多因素有關(guān)，除避雷器使用壽命。避雷器使用壽命與許多因素有關(guān)，除了制造工藝、機(jī)械故障、密封失效受潮等因素外，避雷器閥片的了制造工藝、機(jī)械故障、密封失效受潮等因素外，避雷器閥片的老化速度是影響壽命的關(guān)鍵因素。碳化硅避雷器和無

8、間隙氧化鋅老化速度是影響壽命的關(guān)鍵因素。碳化硅避雷器和無間隙氧化鋅避雷器壽命有效使用壽命通常在避雷器壽命有效使用壽命通常在7-107-10年；串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器年；串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器壽命可達(dá)壽命可達(dá)2020年以上。年以上。 （3 3避雷器通常應(yīng)垂直安裝，且周圍留有足夠的空間；頂部避雷器通常應(yīng)垂直安裝，且周圍留有足夠的空間；頂部引線水平壓力不得超過允許值；對于由多節(jié)元件組裝的避雷器，引線水平壓力不得超過允許值；對于由多節(jié)元件組裝的避雷器，應(yīng)嚴(yán)格按照出廠標(biāo)號組裝。應(yīng)嚴(yán)格按照出廠標(biāo)號組裝。 （4 4避雷器運(yùn)行過程中應(yīng)經(jīng)常監(jiān)視和維護(hù)，有條件的電站型避雷器運(yùn)行過程中應(yīng)經(jīng)常監(jiān)視和維護(hù)，有條件的電站型閥

9、式避雷器應(yīng)安裝動作次數(shù)記錄裝置。碳化硅避雷器和金屬氧化閥式避雷器應(yīng)安裝動作次數(shù)記錄裝置。碳化硅避雷器和金屬氧化物避雷器應(yīng)按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)定期測試性能，發(fā)現(xiàn)隱患應(yīng)及時(shí)退出運(yùn)行。物避雷器應(yīng)按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)定期測試性能，發(fā)現(xiàn)隱患應(yīng)及時(shí)退出運(yùn)行。 第五章第五章 避雷器的在線監(jiān)測避雷器的在線監(jiān)測現(xiàn)在常用的避雷器的類型有閥型避雷器及金屬氧化物避雷器常稱氧化鋅避雷器）。閥型及氧化鋅避雷器用于發(fā)電廠、變電站的保護(hù)，在220kV及以下系統(tǒng)主要限制雷電過電壓，在330kV及以上系統(tǒng)還用來限制操作過電壓或作為操作過電壓的后備保護(hù)。閥片的非線性特征使得在幅值高的過電壓下電流很大，而電阻很?。辉诜档偷墓ぷ麟妷合码娏骱苄?，電阻很大

10、。閥片的非線性伏安特性如圖5-1所示，亦可用下式表示： 圖5-1 避雷器閥片的靜態(tài)伏安特性iCu其中，C為常數(shù)，與閥片的材料和尺寸有關(guān)；為非線性系數(shù)，與閥片材料有關(guān)，碳化硅閥片一般 。2 . 0閥型避雷器的工作原理為，電力系統(tǒng)正常工作時(shí)，避雷器串聯(lián)間隙承擔(dān)了全部電壓，閥片中無電流流過。當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)過電壓且幅值超過間隙放電電壓時(shí)，間隙擊穿，沖擊電流經(jīng)閥片入地，而閥片本身的壓降稱殘壓由于電阻的非線性特性則維持在一定范圍內(nèi)，從而使電力設(shè)備上的過電壓幅值得到限制，電力設(shè)備得到保護(hù)。當(dāng)沖擊過電壓消失后，間隙中的工頻續(xù)流仍將流過閥片，由于此時(shí)避雷器所承受的電壓僅為工作電壓，故受電阻非線性特性的影響，此電流

11、遠(yuǎn)比沖擊電流小，從而使間隙能夠在工頻電流第一次過零時(shí)將電弧切斷。這樣避雷器從間隙擊穿到工頻續(xù)流的切斷不超過半個(gè)工頻周期，繼電保護(hù)來不及動作系統(tǒng)就已恢復(fù)正常。 新型的氧化鋅避雷器出現(xiàn)于20世紀(jì)70年代，現(xiàn)在已在全世界得到廣泛應(yīng)用，其性能比碳化硅避雷器更好，其閥片是由氧化鋅為主要原料，并添加其他微量的氧化鈷、氧化錳、氧化銻等金屬氧化物燒結(jié)而成，所以也稱為金屬氧化物避雷器MOA）。圖5-2為氧化鋅閥片的伏安特性，它在 的寬廣電流范圍內(nèi)呈現(xiàn)出優(yōu)良的平坦的伏安特性。氧化鋅閥片的伏安特性可分為低電場區(qū)I、中電場區(qū)II以及高電場區(qū)III3個(gè)區(qū)。 AA431010圖5-2 氧化鋅閥片的伏安特性氧化鋅避雷器與碳

12、化硅避雷器相比主要優(yōu)點(diǎn)在于：無間隙，無續(xù)流，通流容量大。前兩條優(yōu)點(diǎn)主要來源于氧化鋅閥片優(yōu)良的非線性特點(diǎn)，工作電壓下流過閥片的電流極小，為微安級，故不需要間隙來隔離，也不存在工頻續(xù)流，在雷擊或操作過電壓作用下，只需吸收過電壓能量，而不需吸收續(xù)流能量。無串聯(lián)間隙的特點(diǎn)還使氧化鋅避雷器省去了間隙的放電時(shí)延，具有優(yōu)越的陡波響應(yīng)特性。氧化鋅電阻片單位面積的通流能力為碳化硅電阻片的45倍。通流容量大的優(yōu)點(diǎn)使得氧化鋅避雷器完全可以用來限制操作過電壓，也可以耐受一定持續(xù)時(shí)間的暫時(shí)過電壓。 5.1 避雷器的預(yù)防性試驗(yàn) 表表5-1 避雷器預(yù)防性試驗(yàn)項(xiàng)目避雷器預(yù)防性試驗(yàn)項(xiàng)目試驗(yàn)內(nèi)容閥式避雷器金屬氧化物避雷器絕緣電阻

13、試驗(yàn)/電導(dǎo)電流及串聯(lián)組合元件的非線性因數(shù)差值試驗(yàn)/工頻放電電壓試驗(yàn)/底座絕緣電阻試驗(yàn)/記數(shù)器的動作檢查/密封檢查/直流1mA電壓U1mA及0.75U1mA下的泄漏電流試驗(yàn)/運(yùn)行電壓下的交流泄漏電流試驗(yàn)/工頻參考電流下的工頻參考電壓試驗(yàn)注 “”表示正常試驗(yàn)項(xiàng)目，“”表示不進(jìn)行該項(xiàng)試驗(yàn)，“”表示大修后進(jìn)行，“”表示必要時(shí)進(jìn)行。5.1.1 絕緣電阻測量對35kV及以下的氧化鋅避雷器，用2500V兆歐表測量，測得的絕緣電阻值不應(yīng)低于1000M；對35kV以上的氧化鋅避雷器，用5000V兆歐表進(jìn)行測量，測得的絕緣電阻值不應(yīng)低于2500 M。對500kV氧化鋅避雷器還應(yīng)用2500V兆歐表測量其底座絕緣電阻

14、，以檢查瓷瓶套座是否進(jìn)水受潮，測得的絕緣電阻值不應(yīng)低于1000M。 5.1.2 工頻放電電壓測量對閥型避雷器測量工頻放電電壓是一個(gè)重要試驗(yàn)項(xiàng)目，其主要目的是檢查火化間隙的結(jié)構(gòu)及特性是否正常，檢查它在過電壓下是否有動作的可能性。測量工頻放電電壓的接線如圖5-3所示。 圖5-3 測量FS型避雷器工頻放電電壓接線圖 5.1.3 電導(dǎo)電流測量直流電壓加于帶并聯(lián)電阻避雷器兩端所測得的電流稱為電導(dǎo)電流。測量電導(dǎo)電流是帶并聯(lián)電阻避雷器的一個(gè)十分重要的項(xiàng)目，測量的目的是檢查避雷器的并聯(lián)電阻是否受潮、老化、斷裂、接觸不良以及非線性系數(shù)是否相配。測得的電導(dǎo)電流若顯著降低，則表示并聯(lián)電阻斷裂或接觸不良，或表示并聯(lián)電

15、阻受潮或瓷腔內(nèi)進(jìn)潮；若逐年降低，則表示并聯(lián)電阻劣化。 圖5-4 電導(dǎo)電流測量試驗(yàn)回路T1調(diào)壓器；T2試驗(yàn)變壓器；S測量球隙；F避雷器；C穩(wěn)壓電容；R1保護(hù)電阻R2高值電阻；PV靜電電壓表；PA1、PA2、PA3微安表 5.1.4 氧化鋅避雷器直流試驗(yàn)測量氧化鋅避雷器在直流1mA下臨界動作電壓，是氧化鋅避雷器預(yù)防性試驗(yàn)的必檢項(xiàng)目，每年在雷雨季節(jié)到來之前必須進(jìn)行該項(xiàng)試驗(yàn)，通過試驗(yàn)可以檢查其閥片是否受潮，確定其動作性能是否符合要求。 進(jìn)行直流1mA測量，需要注意：1)因泄漏電流大于200A以后，隨電壓的升高，電流急劇增大，故應(yīng)仔細(xì)地升壓，當(dāng)電流達(dá)到1mA時(shí)，準(zhǔn)確地讀取相應(yīng)的電壓U1mA。2)測量前應(yīng)

16、仔細(xì)地將避雷器外絕緣套管表面擦拭干凈，以防止表面泄漏電流的影響。3)測試后應(yīng)對U1mA進(jìn)行溫度系數(shù)校正，溫度系數(shù) ，一般約為0.050.17?，F(xiàn)場試驗(yàn)時(shí)可以粗略按溫度每增高10，U1mA約降低1進(jìn)行折算。在測量完U1mA后，接著進(jìn)行0.75U1mA直流電壓下泄漏電流的測量。由于該直流電壓比最大工作相電壓峰值要高一些，測量此電壓下的泄漏電流可以檢查長期允許工作電流是否符合規(guī)定。這一泄漏電流與氧化鋅避雷器的壽命有直接關(guān)系一般在同一溫度下此泄漏電流與壽命成反比）。規(guī)程規(guī)定，0.75U1mA下的泄漏電流應(yīng)不大于50A。 %100)(12112TTUUU5.2避雷器的在線監(jiān)測 5.2.1 無并聯(lián)電阻避雷

17、器在線監(jiān)測 廣泛用于配電線路的無并聯(lián)電阻FS型避雷器，由于安裝數(shù)量多且地點(diǎn)分散，每年進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)十分麻煩。對其進(jìn)行簡單的在線檢測是最有效的方法，目前主要進(jìn)行絕緣電阻在線監(jiān)測和泄漏電流在線監(jiān)測。A 絕緣電阻在線監(jiān)測 在線監(jiān)測無并聯(lián)電阻FS型避雷器絕緣電阻可用兆歐表帶電監(jiān)測，其接線如圖5-5所示。測試前斷開避雷器下端的接地連線或在安裝時(shí)就考慮能方便地進(jìn)行在線檢測），而兆歐表的接地端子E應(yīng)先可靠接地。當(dāng)兆歐表動作而指針指向“”時(shí)，用操作桿將此兆歐表的線路端子L接到避雷器原接地端，直到指針穩(wěn)定后才讀取避雷器的絕緣電阻值。圖5-5 避雷器絕緣電阻在線監(jiān)測原理圖 B 絕緣電阻在線監(jiān)測 對無并聯(lián)電阻的FS

18、型避雷器，在交流運(yùn)行電壓下接入全波橋式整流電路，構(gòu)成在線監(jiān)測泄漏電流基本接線，如圖5-6所示。由于FS型避雷器是由SiC閥片串以多組平板型間隙組成，間隙間的電容極小，電容電流往往不超過2A，當(dāng)避雷器瓷套內(nèi)部受潮時(shí)，測得的微安值將明顯增大。 圖5-6 FS型避雷器泄漏電流在線監(jiān)測C 工頻放電電壓的在線監(jiān)測 圖5-7 FS型避雷器工頻放電電壓的在線監(jiān)測Ud = U1U0Ud = U2U0 221dUUU即 5.2.2 有并聯(lián)電阻避雷器的在線監(jiān)測 A 電導(dǎo)電流在線監(jiān)測 因各廠所用的均壓電阻阻值不同，在測量時(shí)要注意將同一試品的歷次測值作縱向?qū)Ρ?，并將同一類試品三相的電?dǎo)電流作橫向?qū)Ρ?，如三相電?dǎo)電流的

19、最大和最小者分別為Imax和Imin，則其不平衡系數(shù)為 minminmaxiIIIv當(dāng)三相電導(dǎo)電流不平衡系數(shù)vi25時(shí)，該避雷器宜退出運(yùn)行，送回實(shí)驗(yàn)室作進(jìn)一步的試驗(yàn)。B 交流分布電壓的在線監(jiān)測 當(dāng)避雷器中非線性并聯(lián)電阻變質(zhì)、老化、斷裂、受潮時(shí)，其阻值發(fā)生變化，從而使每個(gè)元件上分布電壓發(fā)生變化。因而，測量最下一節(jié)避雷器在運(yùn)行電壓下的分布電壓，能夠分析判斷避雷器是否存在缺陷。即測量圖5-8中的D點(diǎn)對地電壓，這時(shí)需要分別測量三相的最下節(jié)分布電壓。 測得三相分布電壓后，可計(jì)算電壓的不平衡系數(shù)vu，若Umax為三相中最大分布電壓、Umin為三相中最小分布電壓，那么 minminmaxuUUUv當(dāng)vu15

20、%時(shí)，建議避雷器停止運(yùn)行，并進(jìn)行進(jìn)一步試驗(yàn)，以鑒定其是否可以繼續(xù)運(yùn)行 圖5-8 FZ型避雷器電導(dǎo)電流的在線監(jiān)測1電阻桿；2放電記錄器；3被試避雷器5.2.3 氧化鋅避雷器在線監(jiān)測A 全電流在線監(jiān)測 目前國內(nèi)許多運(yùn)行單位使用MF-20型萬用表或數(shù)字式萬用表并接在動作記數(shù)器上測量全電流，其測量原理與有并聯(lián)電阻避雷器電導(dǎo)電流測量原理基本相同，這是一種簡便可行的方法。俄羅斯等國廣泛使用的全電流監(jiān)測儀原理如圖5-9所示。圖5-9 全電流在線監(jiān)測原理圖B 阻性電流在線監(jiān)測 監(jiān)測流經(jīng)MOA的阻性電流分量或由此產(chǎn)生的功耗能發(fā)現(xiàn)MOA的早期老化。因阻性電流僅占全電流的520，故監(jiān)測全電流很難判斷MOA的絕緣劣化，故應(yīng)進(jìn)行阻性電流的在線監(jiān)測。而在線監(jiān)測MOA全電流、諧波電流、零序電流等方法都只是從MOA下端取得電流信號，但要從全電流中分出其阻性電流分量來，需取試品的端電壓來作為參考信號。圖5-10 阻性電流監(jiān)測儀基本原理C 在線監(jiān)測時(shí)相間干擾的影響表表5-3