避雷器技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)的解讀

關(guān)于避雷器技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)的解讀第1頁(yè)，講稿共40頁(yè)，2023年5月2日，星期三2一、避雷器技術(shù)第2頁(yè)，講稿共40頁(yè)，2023年5月2日，星期三3

1、避雷器的作用

用途--限制過(guò)電壓（雷電和操作）。保護(hù)設(shè)備免受過(guò)電壓的絕緣損壞（限壓器）；絕緣配合的基礎(chǔ)。

發(fā)展歷史：間隙--管型避雷器--碳化硅-氧化鋅；有間隙--無(wú)間隙。

無(wú)間隙金屬氧化物避雷器。一、避雷器技術(shù)第3頁(yè)，講稿共40頁(yè)，2023年5月2日，星期三42、工作原理（非線性特性）氧化鋅電阻片是避雷器芯體的核心，當(dāng)作用在避雷器上的電壓達(dá)到動(dòng)作電壓時(shí)，電阻片的阻抗急劇減小，處于大電流導(dǎo)通狀態(tài)，從而快速泄放過(guò)電壓能量并將其兩端的過(guò)電壓限制在一定水平，以保護(hù)設(shè)備的絕緣；在過(guò)電壓沖擊波過(guò)后，電阻片會(huì)即刻恢復(fù)到原高阻狀態(tài)。避雷器用電阻片的形狀分為餅狀和環(huán)狀，見(jiàn)下圖。

圖1-1餅狀電阻片圖1-2環(huán)狀電阻片一、避雷器技術(shù)第4頁(yè)，講稿共40頁(yè)，2023年5月2日，星期三5

電阻片是由氧化鋅（ZnO）和少量添加劑充分混合、研磨和攪拌，經(jīng)噴霧造粒、壓制成形，再高溫?zé)贫伞Ｎ⒂^結(jié)構(gòu)：ZnO晶粒（直徑大約10μm）是低電阻率介質(zhì)，在其表層即晶界層（約0.1μm厚）是高電阻率。兩者緊密連接。工作原理：低電場(chǎng)區(qū)（勢(shì)壘）、中電場(chǎng)區(qū)和高電場(chǎng)區(qū)（隧道效應(yīng)），實(shí)現(xiàn)非線性特性。一、避雷器技術(shù)第5頁(yè)，講稿共40頁(yè)，2023年5月2日，星期三6一、避雷器技術(shù)

金屬氧化物電阻片典型伏安特性曲線第6頁(yè)，講稿共40頁(yè)，2023年5月2日，星期三73、避雷器的類型（1）按用途分類按其使用場(chǎng)合和保護(hù)對(duì)象分為：電站用、配電用、并聯(lián)電容器用、變壓器中性點(diǎn)用、發(fā)電機(jī)用、電動(dòng)機(jī)用和發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)用等。a)電站用避雷器用以限制作用在3～1000kV變電站設(shè)備上操作和雷電過(guò)電壓。b)配電用避雷器用以限制作用在3～20kV配電設(shè)施，主要是配電變壓器、分段開(kāi)關(guān)、刀閘及電纜頭的雷電過(guò)電壓和除諧振過(guò)電壓及暫態(tài)過(guò)電壓以外的相對(duì)地過(guò)電壓。c)并聯(lián)電容器用避雷器用以限制投切電容器組時(shí)可能產(chǎn)生的過(guò)電壓，用于不同容量和電壓等級(jí)電容器組的避雷器，其能量吸收能力有不同的要求。

一、避雷器技術(shù)第7頁(yè)，講稿共40頁(yè)，2023年5月2日，星期三8d)發(fā)電機(jī)用避雷器用以限制作用在發(fā)電機(jī)的雷電過(guò)電壓和除諧振過(guò)電壓以外的相對(duì)地過(guò)電壓，并可限制升壓變的傳遞過(guò)電壓。e)電動(dòng)機(jī)用避雷器用以限制3～10kV投切電動(dòng)機(jī)時(shí)的操作過(guò)電壓。f)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)用避雷器用以限制發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)的雷電侵入波過(guò)電壓，同時(shí)對(duì)發(fā)電機(jī)整個(gè)絕緣也有一定的保護(hù)作用。在正常運(yùn)行工況下，作用在避雷器上的電壓很低。g)變壓器中性點(diǎn)用避雷器主要用以限制中性點(diǎn)為分級(jí)絕緣的變壓器（包括中性點(diǎn)接有低于其設(shè)備絕緣水平的設(shè)備，如消弧線圈）雷電過(guò)電壓，在正常運(yùn)行工況下，作用在避雷器上的電壓很低。

一、避雷器技術(shù)第8頁(yè)，講稿共40頁(yè)，2023年5月2日，星期三93、避雷器的類型（2）按結(jié)構(gòu)分類為無(wú)間隙避雷器和有間隙避雷器。一、避雷器技術(shù)無(wú)間隙具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、保護(hù)特性平坦、安裝方便和運(yùn)行檢測(cè)方便等優(yōu)點(diǎn)。有間隙線路防雷用避雷器(減少避雷器和老化和運(yùn)維).諧振過(guò)電壓多發(fā)的地方(早期).限制110～220kV敞開(kāi)式變電站多重雷過(guò)電壓用.第9頁(yè)，講稿共40頁(yè)，2023年5月2日，星期三103、避雷器的類型（3）按絕緣外套材質(zhì)分類

絕緣外套式和金屬罐式。一、避雷器技術(shù)金屬罐式金屬罐式避雷器是GIS的配套設(shè)備;為單體結(jié)構(gòu),沒(méi)有外絕緣和污穢問(wèn)題.絕緣外套突出優(yōu)點(diǎn)是抗老化性能和抗彎的機(jī)械強(qiáng)度。瓷外套

復(fù)合外套耐污性能高、體積小、重量輕和不易破碎等優(yōu)點(diǎn)第10頁(yè)，講稿共40頁(yè)，2023年5月2日，星期三11一、避雷器技術(shù)瓷套式避雷器

復(fù)合外套式避雷器金屬罐式避雷器第11頁(yè)，講稿共40頁(yè)，2023年5月2日，星期三12一、避雷器技術(shù)第12頁(yè)，講稿共40頁(yè)，2023年5月2日，星期三13一、避雷器技術(shù)第13頁(yè)，講稿共40頁(yè)，2023年5月2日，星期三14一、避雷器技術(shù)第14頁(yè)，講稿共40頁(yè)，2023年5月2日，星期三154、主要性能參數(shù)避雷器的性能參數(shù)取決于工程條件和避雷器的制造技術(shù)。主要包括有：a)持續(xù)運(yùn)行電壓；b)額定電壓；c)參考電壓；d)保護(hù)特性；e)能量吸收能力；f)工頻耐受特性;等等。一、避雷器技術(shù)第15頁(yè)，講稿共40頁(yè)，2023年5月2日，星期三16（1）持續(xù)運(yùn)行電壓允許持久地施加在避雷器端子間的工頻電壓有效值(老化)。運(yùn)行電壓與系統(tǒng)的接地方式有關(guān)。一、避雷器技術(shù)電壓等級(jí)中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)10s以上切除故障10s及以內(nèi)切除故障3～20kV/Uc≥1.1UmUc≥Um/35～66kV/Uc≥Um110kV及以上Uc≥Um///第16頁(yè)，講稿共40頁(yè)，2023年5月2日，星期三17

（2）額定電壓避雷器額定電壓是施加到避雷器端子間的最大允許工頻電壓有效值，按照此電壓所設(shè)計(jì)的避雷器，能在所規(guī)定的動(dòng)作負(fù)載試驗(yàn)中確定的暫時(shí)過(guò)電壓下正確地工作。它是表明避雷器運(yùn)行特性的一個(gè)重要參數(shù)，但它不等于系統(tǒng)標(biāo)稱電壓。

a)有效接地相同

通常取等于或大于安裝處的工頻暫時(shí)過(guò)電壓，如330kV、500kV和750kV變電站，線路側(cè)按1.4p.u.，母線側(cè)按1.3p.u.選取。但1000kV變電站，線路側(cè)和母線側(cè)均按1.3p.u.（828）選取。

b)有效接地相同

通常取最高運(yùn)行電壓的1.25倍。一、避雷器技術(shù)第17頁(yè)，講稿共40頁(yè)，2023年5月2日，星期三18

（3）參考電壓避雷器參考電壓是指在規(guī)定的參考電流下避雷器的電壓。參考電壓通常取避雷器伏安特性曲線上拐點(diǎn)處的電壓，參考電壓與運(yùn)行電壓之比為荷電率。避雷器參考電壓有工頻參考電壓和直流參考電壓之分。

工頻參考電壓應(yīng)不低于避雷器的額定電壓值，工頻參考電流在幾安至十幾安范圍。它與運(yùn)行電壓之比為荷電率（老化性，電位分布不均性）。

直流參考電壓并不反映交流避雷器的特性，只是為了便于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試之用。一、避雷器技術(shù)第18頁(yè)，講稿共40頁(yè)，2023年5月2日，星期三19

（4）保護(hù)特性避雷器的保護(hù)特性是限制雷電過(guò)電壓水平的關(guān)鍵，保護(hù)水平越低，限壓效果更好。但避雷器的參考電壓值限制了避雷器的保護(hù)特性不能過(guò)低，因此，需要進(jìn)一步降低電阻片的壓比，即標(biāo)稱放電電流下的殘壓與參考電壓之比。降低無(wú)間隙避雷器壓比的措施，一是改進(jìn)電阻片的配方和工藝，此受制于制造技術(shù)；二是增加電阻片的面積，即采用大直徑電阻片和多柱并聯(lián)結(jié)構(gòu)。一、避雷器技術(shù)第19頁(yè)，講稿共40頁(yè)，2023年5月2日，星期三20

（5）吸收能量

一、避雷器技術(shù)雷電模擬近區(qū)雷擊--4/10μs，2次；操作沖擊動(dòng)作負(fù)載試驗(yàn)；大電流沖擊動(dòng)作負(fù)載試驗(yàn)。操作過(guò)電壓

動(dòng)作負(fù)載試驗(yàn)-模擬不同的線路長(zhǎng)度和波阻抗預(yù)熱-2次長(zhǎng)線-額定電壓10s-運(yùn)行電壓30min線路放電耐受能力抽樣試驗(yàn)檢驗(yàn)，18次（3次×6組）。方波電流耐受能力大電流沖擊耐受能力

電阻片的均勻性

電阻片側(cè)面的絕緣性

第20頁(yè)，講稿共40頁(yè)，2023年5月2日，星期三21

（6）工頻電壓耐受時(shí)間特性

是指在規(guī)定條件下對(duì)避雷器施加不同的工頻電壓，避雷器不損壞、不發(fā)生熱崩潰時(shí)所對(duì)應(yīng)的最大持續(xù)時(shí)間的關(guān)系曲線。

GB11032中規(guī)定，曲線至少由3點(diǎn)組成，時(shí)間范圍為0.1s～20min。這個(gè)特性是表明避雷器在運(yùn)行中吸收了規(guī)定的操作過(guò)電壓能量以后，耐受暫時(shí)過(guò)電壓的能力。該能力的提升可進(jìn)一步降低避雷器的工頻參考電壓和額定電壓，為進(jìn)一步降低避雷器的保護(hù)水平帶來(lái)益處。一、避雷器技術(shù)第21頁(yè)，講稿共40頁(yè)，2023年5月2日，星期三22

5、選擇的一般程序(站避雷器)

一、避雷器技術(shù)按照使用地區(qū)的環(huán)境條件,確定避雷器的使用條件

根據(jù)被保護(hù)對(duì)象,選擇避雷器的類型

確定避雷器外套材質(zhì)根據(jù)最高長(zhǎng)期電壓,確定避雷器的持續(xù)運(yùn)行電壓根據(jù)暫態(tài)過(guò)電壓水平等,確定避雷器的額定電壓(工頻耐受特性)按照絕緣配合的要求，確定避雷器的保護(hù)特性根據(jù)操作過(guò)電壓計(jì)算,確定避雷器的吸收能力還有機(jī)械特性、外絕緣特性、耐短路電流能力等第22頁(yè)，講稿共40頁(yè)，2023年5月2日，星期三23二、新頒布標(biāo)準(zhǔn)

DL/T815-2012

的介紹第23頁(yè)，講稿共40頁(yè)，2023年5月2日，星期三24

1、范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了交流輸電線路用復(fù)合外套金屬氧化物避雷器的使用條件、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)志及包裝等。本標(biāo)準(zhǔn)適用于10kV～500kV交流輸電線路用避雷器，該避雷器只用于限制線路雷電過(guò)電壓，以保護(hù)線路絕緣子免受雷電引起的絕緣閃絡(luò)。

二、DL/T815-2012標(biāo)準(zhǔn)第24頁(yè)，講稿共40頁(yè)，2023年5月2日，星期三252、規(guī)范性引用文件新增：GB775“絕緣子試驗(yàn)方法”；

GB4585“交流系統(tǒng)用高壓絕緣子的人工污穢試驗(yàn)”；

GB4585“交流系統(tǒng)用高壓絕緣子的人工污穢試驗(yàn)”；

IEC60099-8“1kV以上交流架空輸配電線路用有外串間隙金屬氧化物避雷器”。

二、DL/T815-2012標(biāo)準(zhǔn)第25頁(yè)，講稿共40頁(yè)，2023年5月2日，星期三263、術(shù)語(yǔ)和定義

舊版本有5個(gè)定義。

a)交流輸電線路用復(fù)合外套金屬氧化物避雷器；

特指線路防雷擊閃絡(luò)之用。

b)復(fù)合外套金屬氧化物避雷器本體；

c)避雷器本體工頻參考電壓；

d)串聯(lián)間隙；

e)復(fù)合絕緣支撐件。

二、DL/T815-2012標(biāo)準(zhǔn)第26頁(yè)，講稿共40頁(yè)，2023年5月2日，星期三273、術(shù)語(yǔ)和定義

新增5個(gè)定義。

a)避雷器本體元件；

b)避雷器本體比例單元；

c)線路避雷器比例單元；

d)線路避雷器的額定電壓；

e)避雷器本體的額定短路電流。

二、DL/T815-2012標(biāo)準(zhǔn)第27頁(yè)，講稿共40頁(yè)，2023年5月2日，星期三28

5、標(biāo)準(zhǔn)額定值

(1)

避雷器的額定電壓（推薦的是最小值）電壓等級(jí)10~500kV，有間隙和無(wú)間隙是不同的；新增了系統(tǒng)標(biāo)稱電壓20kV等級(jí)，并對(duì)“標(biāo)準(zhǔn)級(jí)差”作了調(diào)整。(2)

避雷器標(biāo)稱放電電流--（取值同站避雷器，概念有所不同）二、DL/T815-2012標(biāo)準(zhǔn)無(wú)間隙推薦取站避雷器相同或高一級(jí)的值。（此結(jié)構(gòu)不推薦）有間隙不同站避雷器，低約78%。非有效接地系統(tǒng)

有效接地系統(tǒng)

取站避雷器相同或低一級(jí)的值第28頁(yè)，講稿共40頁(yè)，2023年5月2日，星期三29

5、標(biāo)準(zhǔn)額定值

(1)

表1--避雷器額定電壓（最小）

二、DL/T815-2012標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)標(biāo)稱電壓避雷器額定電壓標(biāo)準(zhǔn)級(jí)差無(wú)間隙避雷器帶間隙避雷器101713120332513554423669675311010890622021618063303122881250044439612第29頁(yè)，講稿共40頁(yè)，2023年5月2日，星期三306、運(yùn)行條件

(1)正常運(yùn)行條件中新增“垂直安裝”一項(xiàng)；

(2)異常運(yùn)行條件中新增：

a)過(guò)度暴露在嚴(yán)重的潮氣、濕氣、降水或蒸汽中；

b)避雷器帶電沖洗；

c)異常運(yùn)輸和貯存；

d)風(fēng)速＞35m/s；

e)非直立安裝；

f)地震烈度大于7度；

g)避雷器的扭轉(zhuǎn)負(fù)荷；

h)避雷器用于機(jī)械支撐。二、DL/T815-2012標(biāo)準(zhǔn)第30頁(yè)，講稿共40頁(yè)，2023年5月2日，星期三31

7、技術(shù)要求

(1)

本體參考電壓同避雷器的額定電壓，有間隙和無(wú)間隙是不同的；

(2)

本體參殘壓a)只要求雷電沖擊殘壓；b)與站避雷器相比，要高。二、DL/T815-2012標(biāo)準(zhǔn)第31頁(yè)，講稿共40頁(yè)，2023年5月2日，星期三32

(3)

有間隙避雷器的放電特性a)雷電沖擊50%放電電壓

不大于線路絕緣子放電電壓值的75%--最大間隙距離。b)雷電沖擊伏秒特性低于線路絕緣子伏秒特性15%（試驗(yàn)方法）。c)耐受電壓應(yīng)能耐受工頻過(guò)電壓和操作過(guò)電壓--最小間隙距離；試驗(yàn)采用工頻，試驗(yàn)電壓值按閥式避雷器取；另外，還應(yīng)考慮本體損壞情況。二、DL/T815-2012標(biāo)準(zhǔn)第32頁(yè)，講稿共40頁(yè)，2023年5月2日，星期三33二、DL/T815-2012標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)標(biāo)稱電壓kV(有效值)雷電沖擊50%放電電壓不大于，kV(峰值)工頻濕耐受電壓不小于，kV(有效值)10100262016042352407066400117110525（700×75%）170（2.3p.u.）220900（1200×75%）340（2.3p.u.）33013004605001760510（1.6p.u.）第33頁(yè)，講稿共40頁(yè)，2023年5月2日，星期三34

(4)

續(xù)流遮斷能力

帶間隙避雷器，應(yīng)證實(shí)其在潮濕和污穢情況的工頻續(xù)流遮斷能力。

(5)

耐污穢性能按避雷器本體和支撐件之和計(jì)算，應(yīng)符合上述污穢分級(jí)要求；避雷器本體和支撐件的最小公稱爬電比距應(yīng)分別不小于17mm/kV。

(6)

動(dòng)作負(fù)載

無(wú)間隙避雷器和有間隙避雷器之分。

(7)

機(jī)械性能

拉伸（懸掛）和抗彎（座式）。

(8)

材料性能

濕氣浸入試驗(yàn)和氣候老化試驗(yàn)。二、DL/T815-2012標(biāo)準(zhǔn)第34頁(yè)，講稿共40頁(yè)，2023年5月2日，星期三35

8、試驗(yàn)方法9、檢驗(yàn)規(guī)則10、包裝、運(yùn)輸及保管11、運(yùn)行維護(hù)（新增）

(1)

無(wú)間隙檢測(cè)方法和周期可參照變電站用無(wú)間隙避雷器（維護(hù)工作量大，不推薦采用）。

(2)

有間隙只需要定期巡線（每年至少一次，雷雨季節(jié)之前），目測(cè)避雷器的