5避雷器與安裝選型原則

1、避雷器的選擇與安裝  雷鳴閃電，是常見的自然現(xiàn)象。由于社會經(jīng)濟的發(fā)展，一方面高樓林立，且越來越高，使地面與雷云之間的距離縮短；另方面，工廠、汽車等排出的廢氣越來越多，污染了空氣，使空氣中的微粒增加，既利于雷云的形成，也利于雷電流的傳導(dǎo)。所以，多雷的珠江三角洲，雷越來越多、越來越強、越來越低，給人們的生產(chǎn)和生活帶來極大的威脅。每年因雷擊造成的建筑物或設(shè)備的損壞越來越嚴(yán)重。不少單位、家庭都遭受雷電的威脅和侵襲，使人們逐步意識到防雷的重要性。雷電災(zāi)害分直擊雷和感應(yīng)雷兩種，建筑物上安裝符合要求的避雷針（帶），能比較有效地防止直擊雷的侵害。感應(yīng)雷害是避雷針（帶）所不能防御的。感應(yīng)雷侵害的范圍廣

2、，它不管建筑物的高矮，只要有電源線或訊號線引入的地方，數(shù)公里以外產(chǎn)生雷電，都有可能受到感應(yīng)，使設(shè)備遭受損壞。  在電力配電線路中，常用的避雷器有：閥型避雷器、管型避雷器、氧化鋅避雷器等，低壓配電系統(tǒng)提倡選用低壓氧化鋅避雷器。氧化鋅閥片在正常運行電壓下，閥片的電阻很高，僅可通過微安級的泄漏電流。但在強大的雷電流通過時，卻呈現(xiàn)很低的電阻，使其迅速泄入大地，實現(xiàn)限壓分流的目的。閥片上的殘壓幾乎不隨通過電流的大小而變化，時常維持在小于被保護電器的沖擊試驗電壓，使設(shè)備的絕緣得到保護，雷電流過后又恢復(fù)到原絕緣狀態(tài)。  氧化鋅避雷器具有優(yōu)異的非線性伏安特性，殘壓隨沖擊電流波頭時間的變化特

3、性平穩(wěn)，陡波響應(yīng)特性好，沒有間隙擊穿特性和滅弧問題。其電阻片單位體積吸收能量大，還可以并聯(lián)使用，所以在保護超高壓長距離輸電系統(tǒng)和大容量電容器組特別有利。對于低壓配電網(wǎng)的保護也很適合，是低壓配電網(wǎng)的主要保護措施。  在避雷器使用前，都應(yīng)該對其有關(guān)技術(shù)參數(shù)進行測量，以確保避雷器安裝質(zhì)量。  1絕緣電阻的測量  對35kV及以下氧化鋅避雷器用2500V兆歐表搖測，每節(jié)的絕緣電阻應(yīng)不低于1000M。  進口氧化鋅避雷器每節(jié)的絕緣電阻一般按廠家的標(biāo)準(zhǔn)。如日本明電舍規(guī)定：對ZSEC2Z型294kV氧化鋅避雷器應(yīng)使用1000V兆歐表，絕緣電阻不低于2000M。

4、0; 2測量直流和泄漏電流  測量直流電壓U1mA及75U1mA電壓下的泄漏電流，目的是為了檢查其非線性特性及絕緣性能。  U1mA為試品通過1mA直流時，被試避雷器兩端的電壓值。規(guī)程規(guī)定：1mA電壓值U1mA與初始值比較，變化應(yīng)不大于±5。0.75U1mA電壓下的泄漏電流應(yīng)不大于50A。也就是說，在電壓降低25時，合格的氧化鋅避雷器的泄漏電流大幅度降低，從1000A降至50A以下。  若U1mA電壓下降或0.75U1mA下泄漏電流明顯增大，就可能是避雷器閥片受潮老化或瓷質(zhì)有裂紋。測量時，為防止表面泄漏電流的影響，應(yīng)將瓷套表面擦凈或加屏蔽措施，并注意氣候

5、的影響。一般氧化鋅閥片U1mA的溫度系數(shù)約為（0.050.17），即溫度每增高10，U1mA約降低1，必要時可進行換算。  3運行電壓下交流泄漏電流測量  用LCD4型檢測儀可以測得運行電壓下避雷器的泄漏電流（全電流）及其有功分量（阻性電流）和無功分量（容性電流）、功率損耗Px等。  試驗研究表明：當(dāng)氧化鋅避雷器閥片受潮或老化時，阻性電流幅值增加很快，因此監(jiān)測阻性電流可以有效地監(jiān)測避雷器絕緣狀況。  規(guī)程規(guī)定：當(dāng)泄漏電流有功分量增加到2倍初始值時，應(yīng)停電進行檢查。國內(nèi)有些單位自己制定了某些判斷標(biāo)準(zhǔn)，如有的單位規(guī)定，當(dāng)330kV氧化鋅避雷器的阻性電流峰值超

6、過0.3mA、110220kV，氧化鋅避雷器的阻性電流峰值超過0.2mA或測量值較初始值明顯增加時，應(yīng)進行停電試驗，以判斷絕緣優(yōu)劣。  低壓架空線路分布很廣，尤其在多雷區(qū)單獨架設(shè)的低壓線路，很容易受到雷擊。同時，低壓架空線直接引入用戶時，低壓設(shè)備絕緣水平很低，人們接觸的機會又多，因此必須考慮雷電沿著低壓線侵入屋內(nèi)的防雷保護措施。其具體措施如下：  （1）310kV YY或YY接線的配電變壓器，宜在低壓側(cè)裝一組閥型避雷器或保護間隙。變壓器低壓側(cè)為中性點不接地的情況，應(yīng)在中性點處裝設(shè)擊穿保險器；  （2）對于重要用戶，宜在低壓線路引入室內(nèi)前50m處，安裝一組低壓避雷器

7、，入室后再裝一組低壓避雷器；  （3）對于一般用戶，可在低壓進線第一支持物處，裝一組低壓避雷器或擊穿保險器，亦可將接戶線的絕緣子鐵腳接地，其工頻接地電阻不應(yīng)超過30；  （4）對于易受雷擊的地段，直接與架空線路相連接的電動機或電度表，宜加裝低壓避雷器或間隙保護，間隙距離可采用1.52mm，也可以采用通訊設(shè)備上用的500V放電間隙保護。  電源避雷器原則上與負(fù)載并聯(lián)，目的是把雷電電壓峰值限制在電器可以承受的范圍內(nèi)。在比較篩選合格的避雷器后，在安裝時還應(yīng)考慮線路敷設(shè)和接地處理問題。根據(jù)保護對象，對雷電壓敏感情況，適度考慮屏蔽處理。屏蔽是指利用各種屏蔽體來阻擋、衰減施加

8、在電子設(shè)備上的電磁干擾和過電壓能量。屏蔽可以大到整棟樓層，小到設(shè)備機房、電纜線等。測量結(jié)果表明：電纜屏蔽一端接地，可將高頻干擾電壓降低一個數(shù)量級，屏蔽兩端接地，可降低兩個數(shù)量級。因此，屏蔽處理是線路敷設(shè)和避雷器安裝必不可少的一項內(nèi)容。  避雷器安裝后，必須提供良好的接地裝置，使雷電流迅速流向大地。對于通信系統(tǒng)的直接接地，計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的邏輯接地，與電源的工作接地、安全接地應(yīng)該作等電位處理。  由廣東省各市雷電災(zāi)害調(diào)查統(tǒng)計表中各項調(diào)查數(shù)據(jù)可知，感應(yīng)雷所造成的經(jīng)濟損失，遠比直擊雷造成的損失大得多。因此，在完善建筑物防直擊雷設(shè)施的同時，亦應(yīng)著重考慮設(shè)備的防感應(yīng)雷設(shè)施，達到綜合防雷

9、要求，將雷電所帶來的經(jīng)濟損失降到最低程度并聯(lián)電容器裝置保護用氧化鋅避雷器的選型問題1以往只考慮操作過電壓和雷電過電壓水平的避雷器選型及弊端 國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，系統(tǒng)供電端電壓應(yīng)略高于系統(tǒng)的標(biāo)稱電壓（或額定電壓）Un的K倍，即KUmUn（Um是系統(tǒng)最高電壓）。電氣設(shè)備的絕緣應(yīng)能在Un下長期運行。220kV及以下系統(tǒng)的K為115，330kV及以下系統(tǒng)的K11。避雷器設(shè)計的初期也遵守上述原則。 氧化鋅避雷器之前是SiC避雷器。10kV及以下SiC避雷器的滅弧電壓設(shè)計是定在系統(tǒng)最高運行電壓的11倍；35kVSiC避雷器的滅弧電壓等于系統(tǒng)最高電壓；110kV及以上SiC避雷器的滅弧電壓為系統(tǒng)最高電壓的80。對

10、應(yīng)以上的倍數(shù)分別有110避雷器、100避雷器和80避雷器。 我國使用氧化鋅避雷器初期，其額定電壓是以SiC避雷器的滅弧電壓為參考作設(shè)計的。早期的6kV、10kV和35kV避雷器均遵守上述原則，如：Y5WR7626、Y5WR12745、Y5WR41130。而最大長期工頻工作電壓為系統(tǒng)最高相電壓，如Y5WR12745為： 2保證在單相接地過電壓下運行且電力系統(tǒng)安全情況下的避雷器選型及必要性 從安全運行角度，避雷器的額定電壓的選擇還應(yīng)遵守如下原則： 氧化鋅避雷器的額定電壓，應(yīng)該使它高于其在安裝處可能出現(xiàn)的工頻暫態(tài)電壓。在110kV及以上的中性點接地系統(tǒng)中是可以按上述方法選擇的。 在110kV及以下的

11、中性點非直接接地系統(tǒng)中，電力部門規(guī)程規(guī)定在單相接地情況下允許運行2h，有時甚至在斷續(xù)地產(chǎn)生弧光接地過電壓情況下運行2h以上才能發(fā)現(xiàn)故障，這類系統(tǒng)的運行特點對氧化鋅避雷器在額定電壓下安全運行10s構(gòu)成嚴(yán)重威脅。且氧化鋅避雷器與SiC避雷器結(jié)構(gòu)、設(shè)計不同（后者是有間隙滅弧，前者沒有間隙或者只有隔流間隙），使得實踐中氧化鋅避雷器出現(xiàn)熱崩潰甚至嚴(yán)重的爆炸事故。面對這種情況，許多供電局、電力設(shè)計院根據(jù)各地的電網(wǎng)條件提出了許多類型的額定電壓值（如144kV，147kV等）。而在多次國標(biāo)討論稿中動作負(fù)載試驗中耐受10s的額定電壓規(guī)定提高至1213倍，使氧化鋅避雷器對中性點非直接接地系統(tǒng)工況的適應(yīng)能力有所提高

12、。 信息來自:輸配電設(shè)備網(wǎng)而由于氧化鋅避雷器的額定電壓選擇過低，使避雷器在單相接地過電壓甚至許多暫態(tài)過電壓下工作出現(xiàn)安全事故。電力部安全監(jiān)察及生產(chǎn)協(xié)調(diào)司對避雷器提出修改意見。文中要求對新裝設(shè)的366kV電壓等級無間隙氧化鋅避雷器持續(xù)運行電壓（UC）和額定電壓（Ur）按表1所列值選擇，而同時保護性能不能降低。 （括號內(nèi)數(shù)據(jù)適用于發(fā)電機和變壓器中性點氧化鋅避雷器，Um為系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)電壓的1.05-1.10倍） 而在通報發(fā)布與新標(biāo)準(zhǔn)修訂的過渡階段，對中性點非接地系統(tǒng)的氧化鋅避雷器額定電壓、持續(xù)運行電壓的選擇提出了如下設(shè)計規(guī)則： 額定電壓在參考SiC避雷器滅弧電壓設(shè)計基礎(chǔ)上乘以1.2-1.3倍，持續(xù)運行電

13、壓為系統(tǒng)運行最高線電壓。這樣各種電壓等級電容器用避雷器的額定電壓數(shù)據(jù)如下： 6kV額定電壓（型號為Y5WR-10/27）： 信息請登陸:輸配電設(shè)備網(wǎng) 上述基本數(shù)據(jù)由于沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，避雷器廠家及使用單位在設(shè)計制造中會有出入。 3 貫徹2000年版新標(biāo)準(zhǔn)，安全、合理地對避雷器進行選型的現(xiàn)實性 在我國2000年新標(biāo)準(zhǔn)中（GB11032-2000），額定電壓的選擇上述1.2-1.3倍原則得到了認(rèn)可，但持續(xù)運行電壓的選擇則出現(xiàn)了新規(guī)定：從反映避雷器使用壽命的參數(shù)1.5Un/U1mA作為參考值選擇（設(shè)計）避雷器持續(xù)運行電壓。以國內(nèi)避雷器的設(shè)計、制造水平，一般值為80，故持續(xù)運行電壓選擇為額定電壓的08倍。

14、這一點我們從伏安曲線的小電流區(qū)上看，是有根據(jù)的。這樣新標(biāo)準(zhǔn)中電容器裝置用避雷器選型參數(shù)如表2。 信息來自:輸配電設(shè)備網(wǎng)這樣，在實踐中根據(jù)具體條件進行模擬計算或按經(jīng)驗慣例對避雷器進行選型時，應(yīng)考慮單相接地運行1h的過電壓水平。但用戶中的技術(shù)協(xié)議甚至電力設(shè)計院圖紙中出現(xiàn)了許多與上述值有細(xì)微差別的額定電壓值，我認(rèn)為是不必要的（如10kV中出現(xiàn)165kV、167kV等）。理由是實際設(shè)計避雷器過程中，額定電壓值在伏安曲線中是在小電流區(qū)里面，均小于U1mAAC值，追求細(xì)微之差在實際避雷器設(shè)計中得不到實現(xiàn)；另外從下面論述可知，按照新國標(biāo)要求選擇才能在許可過電壓下安全使用（這是指不接地系統(tǒng)）。 4按2000年

15、版新標(biāo)準(zhǔn)中非接地系統(tǒng)氧化鋅避雷器選型的科學(xué)性 41額定電壓的選擇應(yīng)按施加到避雷器端子間的最大允許工頻電壓有效值選擇、設(shè)計，此時能在所規(guī)定的動作負(fù)載試驗中確定的暫態(tài)過電壓下正確地工作。持續(xù)運行電壓的選擇必須是允許持久地施加于避雷器端子間的有效值。此時工頻放電電壓要足夠高，以免在被保護設(shè)備的絕緣能耐受不需保護的操作過電壓下動作，延長使用壽命，且必須考慮到我國現(xiàn)階段制造氧化鋅避雷器的荷電率與殘壓的實際水平。 42凡是工頻電壓升高較嚴(yán)重的處所或是設(shè)備絕緣試驗電壓較高的條件所允許，就應(yīng)選擇較高的氧化鋅避雷器額定電壓。工頻參考電壓的選擇應(yīng)等于或大于額定電壓。這兩點在新國標(biāo)要求中都較好地滿足，下面計算也可發(fā)

16、現(xiàn)是滿足過電壓要求的。國標(biāo)要求，要保證單相接地運行2h不動作。最嚴(yán)重情況是當(dāng)單相接地與甩負(fù)荷同時發(fā)生，此時理論計算可能出現(xiàn)的最大過電壓為199倍，則選取的氧化鋅避雷器容許持續(xù)運行電壓UC（有效值）如下： 信息來自:輸配電設(shè)備網(wǎng) 國標(biāo)按荷電率為08選取額定電壓（即Ur125 UC），均滿足要求。如果按躲開概率較高的弧光接地和諧振過電壓，則額定電壓應(yīng)滿足： 再按08選擇持續(xù)運行電壓，也滿足要求。 綜上所述，避雷器選型問題的主要難點是確定暫時過電壓的范圍問題，既要保證在較高的操作過電壓及大氣過電壓下安全、可靠地動作，又要保證在暫時過電壓下閥片不動作?，F(xiàn)階段避雷器的選型和設(shè)計必須保證2h單相接地時出現(xiàn)

17、的系統(tǒng)最高過電壓氧化鋅避雷器不動作，否則氧化鋅避雷器會出現(xiàn)熱崩潰甚至爆炸事故。故在不接地系統(tǒng)中按照新要求選擇是合適的。但在經(jīng)消弧線圈接地的電容器裝置中，接地過電壓會低許多，這時可根據(jù)實際模擬計算選擇較低的額定電壓及持續(xù)運行電壓使氧化鋅避雷器在較低的操作過電壓下動作，保護電容器裝置，但如果不方便模擬，也可按不接地系統(tǒng)選擇，因電容器極對地絕緣已考慮能滿足單相接地2h要求。在小于額定電壓下工作，避雷器不動作也不會導(dǎo)致過電壓損害電容器裝置。 總之，這是由于氧化鋅閥片不帶串聯(lián)間隙直接串聯(lián)，導(dǎo)致氧化鋅避雷器電阻片不能承受甚至超過199倍的過電壓，導(dǎo)致以SiC滅弧電壓作為參考選擇的氧化鋅避雷器額定電壓不能滿

18、足要求，必然要升高才能保證避雷器安全工作，如沒有實際模擬數(shù)據(jù)，以國家標(biāo)準(zhǔn)精神中體現(xiàn)的推薦值較合適，因為它滿足了極限要求。氧化鋅避雷器的選型方法(二)2保證在單相接地過電壓下運行且電力系統(tǒng)安全情況下的避雷器選型及必要性從安全運行角度，避雷器的額定電壓的選擇還應(yīng)遵守如下原則：氧化鋅避雷器的額定電壓，應(yīng)該使它高于其在安裝處可能出現(xiàn)的工頻暫態(tài)電壓。在110kV及以上的中性點接地系統(tǒng)中是可以按上述方法選擇的。在110kV及以下的中性點非直接接地系統(tǒng)中，電力部門規(guī)程規(guī)定在單相接地情況下允許運行2h，有時甚至在斷續(xù)地產(chǎn)生弧光接地過電壓情況下運行2h以上才能發(fā)現(xiàn)故障，這類系統(tǒng)的運行特點對氧化鋅避雷器在額定電壓下安全運行10s構(gòu)成嚴(yán)重威脅。且氧化鋅避雷器與SiC避