第五章+避雷器保護(hù)

1、第五章第五章 避雷器保護(hù)避雷器保護(hù) 第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述電源線電源線引發(fā)停電事故引發(fā)停電事故對(duì)現(xiàn)代建筑物內(nèi)部的電子設(shè)對(duì)現(xiàn)代建筑物內(nèi)部的電子設(shè)備而言，最常見的雷電危害不是由于直接雷擊引起的，備而言，最常見的雷電危害不是由于直接雷擊引起的，而是由于雷擊發(fā)生時(shí)在電源和通訊線路中感應(yīng)的電流浪而是由于雷擊發(fā)生時(shí)在電源和通訊線路中感應(yīng)的電流浪涌引起的。一方面由于電子設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)高度集成化，涌引起的。一方面由于電子設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)高度集成化，設(shè)備耐壓、耐過(guò)電流的水平下降，對(duì)包括雷電感應(yīng)和操設(shè)備耐壓、耐過(guò)電流的水平下降，對(duì)包括雷電感應(yīng)和操作過(guò)電壓浪涌的承受能力下降，另一方面由于傳輸信號(hào)作過(guò)電壓浪涌的承受能力下

2、降，另一方面由于傳輸信號(hào)的路徑增多，系統(tǒng)較以前更容易。浪涌電壓可以以傳播的路徑增多，系統(tǒng)較以前更容易。浪涌電壓可以以傳播和感應(yīng)的形式竄入電子設(shè)備，遭受雷電波侵入。和感應(yīng)的形式竄入電子設(shè)備，遭受雷電波侵入。 為了維護(hù)是電力、電氣和電子設(shè)備的安全可靠運(yùn)為了維護(hù)是電力、電氣和電子設(shè)備的安全可靠運(yùn)行，需要在電力系統(tǒng)和電子信息系統(tǒng)中采取防雷保護(hù)行，需要在電力系統(tǒng)和電子信息系統(tǒng)中采取防雷保護(hù)措施，以抑制雷電過(guò)電壓，這些措施主要包括在電力措施，以抑制雷電過(guò)電壓，這些措施主要包括在電力系統(tǒng)中設(shè)置避雷器和在電子信息系統(tǒng)中設(shè)置電涌保護(hù)系統(tǒng)中設(shè)置避雷器和在電子信息系統(tǒng)中設(shè)置電涌保護(hù)器件。器件。 在電力系統(tǒng)、雷擊輸電

3、線路中使用的避雷器：在電力系統(tǒng)、雷擊輸電線路中使用的避雷器： 保護(hù)間隙；保護(hù)間隙； 排氣式避雷器；排氣式避雷器； 閥型避雷器；閥型避雷器； 氧化鋅避雷器。氧化鋅避雷器。 在電子信息系統(tǒng)中使用的電涌保護(hù)器件：在電子信息系統(tǒng)中使用的電涌保護(hù)器件： 氣體放電管；氣體放電管； 壓敏電阻；壓敏電阻； 雪崩二極管；雪崩二極管； 擬制晶閘管等。擬制晶閘管等。 第二節(jié) 避雷器的保護(hù)原理和性能 原理原理：避雷器設(shè)置在與被保護(hù)設(shè)備對(duì)地并聯(lián)的位置，如圖避雷器設(shè)置在與被保護(hù)設(shè)備對(duì)地并聯(lián)的位置，如圖7-17-1所示，所示，各種避雷器均有一個(gè)共同的特性，即在高電壓作用下呈現(xiàn)低阻狀態(tài)，各種避雷器均有一個(gè)共同的特性，即在高電

4、壓作用下呈現(xiàn)低阻狀態(tài)，而在低電壓作用下呈現(xiàn)高阻狀態(tài)。在發(fā)生雷擊時(shí)，當(dāng)雷電波過(guò)電壓沿而在低電壓作用下呈現(xiàn)高阻狀態(tài)。在發(fā)生雷擊時(shí)，當(dāng)雷電波過(guò)電壓沿線路傳輸?shù)奖芾灼靼惭b點(diǎn)后，由于這時(shí)作用于避雷器上的電壓很高，線路傳輸?shù)奖芾灼靼惭b點(diǎn)后，由于這時(shí)作用于避雷器上的電壓很高，避雷器將動(dòng)作，并呈低阻狀態(tài)，從而限制過(guò)電壓，同時(shí)將過(guò)電壓引起避雷器將動(dòng)作，并呈低阻狀態(tài)，從而限制過(guò)電壓，同時(shí)將過(guò)電壓引起的大電流泄放入地，使與之并聯(lián)的設(shè)備免遭過(guò)電壓的損害。在雷電侵的大電流泄放入地，使與之并聯(lián)的設(shè)備免遭過(guò)電壓的損害。在雷電侵入波消失后，線路又恢復(fù)了正常傳入波消失后，線路又恢復(fù)了正常傳輸?shù)墓ゎl電壓，這一工頻電壓相對(duì)輸?shù)墓ゎl

5、電壓，這一工頻電壓相對(duì)雷電侵入波過(guò)電壓來(lái)說(shuō)是低的，于雷電侵入波過(guò)電壓來(lái)說(shuō)是低的，于是避雷器將轉(zhuǎn)變?yōu)楦咦锠顟B(tài)，接近是避雷器將轉(zhuǎn)變?yōu)楦咦锠顟B(tài)，接近于開路，此時(shí)避雷器的存在將不會(huì)于開路，此時(shí)避雷器的存在將不會(huì)對(duì)線路上正常工頻電壓的傳輸產(chǎn)生對(duì)線路上正常工頻電壓的傳輸產(chǎn)生響應(yīng)。響應(yīng)。避雷器避雷器設(shè)設(shè) 備備線路線路被保護(hù)設(shè)備被保護(hù)設(shè)備雷電侵入波雷電侵入波圖圖7-1 避雷器的設(shè)置避雷器的設(shè)置要求：要求： 有良好的伏秒特性，以易于實(shí)現(xiàn)合理的絕緣配合。 應(yīng)有較強(qiáng)的絕緣強(qiáng)度自恢復(fù)能力，以利于快速切斷工頻續(xù)流，使電力系統(tǒng)得以繼續(xù)運(yùn)行。 電氣設(shè)備的沖擊絕緣強(qiáng)度都由伏秒特性（曲線）表示。避雷器與被保護(hù)電氣設(shè)備的伏秒特性

6、之間應(yīng)有合理的配合，才能發(fā)揮保護(hù)作用。 1電氣設(shè)備的伏秒特性；電氣設(shè)備的伏秒特性； 2避雷器的伏秒特性；避雷器的伏秒特性； 3電器設(shè)備上可能出現(xiàn)的最高工頻電壓電器設(shè)備上可能出現(xiàn)的最高工頻電壓 圖圖7-2 避雷器與電氣設(shè)備的伏秒特性配合避雷器與電氣設(shè)備的伏秒特性配合 在雷電過(guò)電壓作用下，避雷器開始動(dòng)作導(dǎo)通后，就形在雷電過(guò)電壓作用下，避雷器開始動(dòng)作導(dǎo)通后，就形成了相導(dǎo)線對(duì)地的近似短路。由于雷電過(guò)電壓持續(xù)時(shí)間很成了相導(dǎo)線對(duì)地的近似短路。由于雷電過(guò)電壓持續(xù)時(shí)間很短，當(dāng)避雷器兩端的過(guò)電壓消失后，系統(tǒng)正常運(yùn)行電壓又短，當(dāng)避雷器兩端的過(guò)電壓消失后，系統(tǒng)正常運(yùn)行電壓又繼續(xù)作用在避雷器兩端，在這一正常運(yùn)行電壓作

7、用下，處繼續(xù)作用在避雷器兩端，在這一正常運(yùn)行電壓作用下，處于導(dǎo)通狀態(tài)的避雷器中繼續(xù)流過(guò)工頻接地電流，該電流稱于導(dǎo)通狀態(tài)的避雷器中繼續(xù)流過(guò)工頻接地電流，該電流稱為工頻續(xù)流。工頻續(xù)流的存在一方面使相導(dǎo)線對(duì)地的短路為工頻續(xù)流。工頻續(xù)流的存在一方面使相導(dǎo)線對(duì)地的短路狀態(tài)繼續(xù)維持，系統(tǒng)無(wú)法恢復(fù)正常運(yùn)行，另一方面也會(huì)使?fàn)顟B(tài)繼續(xù)維持，系統(tǒng)無(wú)法恢復(fù)正常運(yùn)行，另一方面也會(huì)使避雷器自身受到損壞。為此，避雷器應(yīng)具備較強(qiáng)的絕緣強(qiáng)避雷器自身受到損壞。為此，避雷器應(yīng)具備較強(qiáng)的絕緣強(qiáng)度自恢復(fù)能力，應(yīng)能在雷電過(guò)電壓消失后工頻續(xù)流的第一度自恢復(fù)能力，應(yīng)能在雷電過(guò)電壓消失后工頻續(xù)流的第一次過(guò)零時(shí)自行切斷工頻續(xù)流，恢復(fù)系統(tǒng)的正常運(yùn)

8、行。次過(guò)零時(shí)自行切斷工頻續(xù)流，恢復(fù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。 對(duì)電涌保護(hù)器件性能的基本要求對(duì)電涌保護(hù)器件性能的基本要求 雷電暫態(tài)電涌侵入電子設(shè)備的主要渠道是電子設(shè)備雷電暫態(tài)電涌侵入電子設(shè)備的主要渠道是電子設(shè)備的電源線和信號(hào)線，在這兩種線路上需要同時(shí)設(shè)置電涌的電源線和信號(hào)線，在這兩種線路上需要同時(shí)設(shè)置電涌保護(hù)器件或保護(hù)器，以抑制過(guò)電壓，保護(hù)電子設(shè)備的安保護(hù)器件或保護(hù)器，以抑制過(guò)電壓，保護(hù)電子設(shè)備的安全。隨具體的應(yīng)用場(chǎng)合不同，對(duì)保護(hù)器件的性能要求也全。隨具體的應(yīng)用場(chǎng)合不同，對(duì)保護(hù)器件的性能要求也有所差別，以下僅提出一些共性的要求。有所差別，以下僅提出一些共性的要求。 保護(hù)器件應(yīng)具備良好的限壓箝位效果，在設(shè)計(jì)

9、允保護(hù)器件應(yīng)具備良好的限壓箝位效果，在設(shè)計(jì)允許的最大雷電流沖擊下，保護(hù)器件應(yīng)能將電涌過(guò)電壓箝許的最大雷電流沖擊下，保護(hù)器件應(yīng)能將電涌過(guò)電壓箝位到設(shè)計(jì)限定的水平以下，那些用于保護(hù)器末級(jí)的保護(hù)位到設(shè)計(jì)限定的水平以下，那些用于保護(hù)器末級(jí)的保護(hù)器件殘壓應(yīng)明顯低于被保護(hù)電子設(shè)備的耐受值。器件殘壓應(yīng)明顯低于被保護(hù)電子設(shè)備的耐受值。 在最苛刻的情況下，即在抑制設(shè)計(jì)允許在最苛刻的情況下，即在抑制設(shè)計(jì)允許的最高雷電暫態(tài)電涌過(guò)電壓時(shí)，保護(hù)器件自身的最高雷電暫態(tài)電涌過(guò)電壓時(shí)，保護(hù)器件自身應(yīng)能安全生存，不能被損壞，這就要求保護(hù)器應(yīng)能安全生存，不能被損壞，這就要求保護(hù)器件應(yīng)具有足夠的通流容量。件應(yīng)具有足夠的通流容量。

10、在承受雷電器暫態(tài)電涌過(guò)電壓時(shí)，保護(hù)在承受雷電器暫態(tài)電涌過(guò)電壓時(shí)，保護(hù)器件應(yīng)具有足夠快的動(dòng)作響應(yīng)速度，應(yīng)能及早器件應(yīng)具有足夠快的動(dòng)作響應(yīng)速度，應(yīng)能及早動(dòng)作，對(duì)過(guò)電壓進(jìn)行抑制，這一點(diǎn)對(duì)微電子設(shè)動(dòng)作，對(duì)過(guò)電壓進(jìn)行抑制，這一點(diǎn)對(duì)微電子設(shè)備來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。備來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。 保護(hù)器件接入被保護(hù)系統(tǒng)后，它的存在對(duì)系統(tǒng)的正常運(yùn)行的影保護(hù)器件接入被保護(hù)系統(tǒng)后，它的存在對(duì)系統(tǒng)的正常運(yùn)行的影響應(yīng)很小，可以忽略不計(jì)，這就要求處在縱向并聯(lián)位置的保護(hù)器件應(yīng)響應(yīng)很小，可以忽略不計(jì)，這就要求處在縱向并聯(lián)位置的保護(hù)器件應(yīng)具有非常大的阻抗，而處在橫向串聯(lián)位置的保護(hù)器件應(yīng)具有非常小的具有非常大的阻抗，而處在橫向串聯(lián)位置的保護(hù)

11、器件應(yīng)具有非常小的阻抗。多數(shù)縱向并聯(lián)保護(hù)器件自身通常都有寄生電容，這種寄生電容阻抗。多數(shù)縱向并聯(lián)保護(hù)器件自身通常都有寄生電容，這種寄生電容的大小往往會(huì)對(duì)所在系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響。如圖所示，當(dāng)保護(hù)器的大小往往會(huì)對(duì)所在系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響。如圖所示，當(dāng)保護(hù)器件自身的寄生電容件自身的寄生電容Cp較大時(shí)，保護(hù)器件所在縱向并聯(lián)支路的阻抗較大時(shí)，保護(hù)器件所在縱向并聯(lián)支路的阻抗（1/Cp）可能不會(huì)太大，沿工作線路傳輸來(lái)的正常工作電流）可能不會(huì)太大，沿工作線路傳輸來(lái)的正常工作電流i中會(huì)有中會(huì)有一部分一部分i1經(jīng)并聯(lián)寄生電容經(jīng)并聯(lián)寄生電容Cp支路分流，而進(jìn)入被保護(hù)設(shè)備的正常工作支路分流，而進(jìn)入被保護(hù)設(shè)備的正

12、常工作電流僅為電流僅為i2，由于寄生電容，由于寄生電容Cp的存在，使得的存在，使得ii2很明顯，很明顯，Cp越大或工作越大或工作頻率（頻率（）越高，如保護(hù)）越高，如保護(hù)射頻電子設(shè)備，則射頻電子設(shè)備，則i1也就越也就越大，大，i2與與i相比的失真程度也相比的失真程度也就越嚴(yán)重，因此必須盡可能就越嚴(yán)重，因此必須盡可能地減小縱向并聯(lián)保護(hù)器件自地減小縱向并聯(lián)保護(hù)器件自身的寄生電容。身的寄生電容。保護(hù)器件寄生電容對(duì)正常運(yùn)行的影響保護(hù)器件寄生電容對(duì)正常運(yùn)行的影響 縱向并聯(lián)保護(hù)器件在接入系統(tǒng)時(shí)的連線和引頭線要盡量縮縱向并聯(lián)保護(hù)器件在接入系統(tǒng)時(shí)的連線和引頭線要盡量縮短，要盡量減小保護(hù)器件連接引線的寄生電感，以

13、改善保護(hù)器件短，要盡量減小保護(hù)器件連接引線的寄生電感，以改善保護(hù)器件的保護(hù)效果。如圖所示，的保護(hù)效果。如圖所示，L0為保護(hù)器件引頭線的寄生電感，引頭為保護(hù)器件引頭線的寄生電感，引頭線越長(zhǎng)，則線越長(zhǎng)，則L0越大，在抑制雷電暫態(tài)電涌過(guò)電壓時(shí)，保護(hù)器件向越大，在抑制雷電暫態(tài)電涌過(guò)電壓時(shí)，保護(hù)器件向其后面被保護(hù)設(shè)備提供的保護(hù)水平實(shí)際上為其后面被保護(hù)設(shè)備提供的保護(hù)水平實(shí)際上為式中式中ur保護(hù)器件的殘壓。由保護(hù)器件的殘壓。由于雷電電涌產(chǎn)生的沖擊電流變于雷電電涌產(chǎn)生的沖擊電流變化率化率di1/dt很大，如果很大，如果L0不是太不是太小，則就可能會(huì)明顯高于小，則就可能會(huì)明顯高于ur，這就有可能在保護(hù)器件動(dòng)作限

14、這就有可能在保護(hù)器件動(dòng)作限壓的情況下仍會(huì)向被保護(hù)設(shè)備壓的情況下仍會(huì)向被保護(hù)設(shè)備提供難以耐受的電壓提供難以耐受的電壓ue而導(dǎo)致而導(dǎo)致設(shè)備損壞。設(shè)備損壞。102erdiuuLdt保護(hù)器件引頭線對(duì)保護(hù)效果的影響保護(hù)器件引頭線對(duì)保護(hù)效果的影響 在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，縱向并聯(lián)保護(hù)器件在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，縱向并聯(lián)保護(hù)器件中的泄漏電流應(yīng)非常小，以減緩保護(hù)器件自身中的泄漏電流應(yīng)非常小，以減緩保護(hù)器件自身的老化和性能衰退。因?yàn)檎＿\(yùn)行時(shí)的泄漏電的老化和性能衰退。因?yàn)檎＿\(yùn)行時(shí)的泄漏電流是長(zhǎng)期流過(guò)保護(hù)器件的，其數(shù)值過(guò)大將會(huì)逐流是長(zhǎng)期流過(guò)保護(hù)器件的，其數(shù)值過(guò)大將會(huì)逐漸損壞保護(hù)器件的保護(hù)性能，破壞其工作穩(wěn)定漸損壞保護(hù)器件的

15、保護(hù)性能，破壞其工作穩(wěn)定性。性。 第三節(jié)第三節(jié) 避雷器的結(jié)構(gòu)和特征避雷器的結(jié)構(gòu)和特征 一、角形保護(hù)間隙 結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)和工作原理：常用的角形保護(hù)間隙如圖常用的角形保護(hù)間隙如圖7-3所示。由主間隙所示。由主間隙1 1和輔助間隙和輔助間隙2 2串聯(lián)而成。主間隙的兩個(gè)電極做成角形，在正常運(yùn)行時(shí)，串聯(lián)而成。主間隙的兩個(gè)電極做成角形，在正常運(yùn)行時(shí)，間隙對(duì)地是絕緣的，當(dāng)承受雷電過(guò)電壓作用時(shí)，間隙擊穿，工作線路間隙對(duì)地是絕緣的，當(dāng)承受雷電過(guò)電壓作用時(shí)，間隙擊穿，工作線路被接地，從而使得與間隙并聯(lián)被接地，從而使得與間隙并聯(lián)的電氣設(shè)備得到保護(hù)。輔助間的電氣設(shè)備得到保護(hù)。輔助間隙的設(shè)置是為了防止主間隙被隙的設(shè)

16、置是為了防止主間隙被外物（如小鳥）短路，以避免外物（如小鳥）短路，以避免整個(gè)保護(hù)間隙誤動(dòng)作。主間隙整個(gè)保護(hù)間隙誤動(dòng)作。主間隙做成羊角形，主要是為了便于做成羊角形，主要是為了便于讓工頻續(xù)流電弧在其自身電磁讓工頻續(xù)流電弧在其自身電磁力和熱氣流作用下被向上拉長(zhǎng)力和熱氣流作用下被向上拉長(zhǎng)而易于熄滅。而易于熄滅。圖圖7-3 F7-3 F工頻續(xù)流電弧工頻續(xù)流電弧 運(yùn)動(dòng)方向角形保護(hù)間隙運(yùn)動(dòng)方向角形保護(hù)間隙 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，維護(hù)方便。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，維護(hù)方便。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：容易造成接地或短路故障，引起線路容易造成接地或短路故障，引起線路開關(guān)跳閘或熔斷器熔斷，造成停電事故。所以對(duì)開關(guān)跳閘

17、或熔斷器熔斷，造成停電事故。所以對(duì)于裝有保護(hù)間隙的線路上，一般要求裝設(shè)自動(dòng)重于裝有保護(hù)間隙的線路上，一般要求裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置或自重合熔斷器與其配合，以提高供電合閘裝置或自重合熔斷器與其配合，以提高供電可靠牲。同時(shí)，保護(hù)間隙的滅弧能力差，難以有可靠牲。同時(shí)，保護(hù)間隙的滅弧能力差，難以有效地切斷工頻續(xù)流。效地切斷工頻續(xù)流。 使用：使用：在在10kV10kV以下電網(wǎng)中使用。以下電網(wǎng)中使用。 2 2、排氣式（排氣式（管型）管型）避雷器避雷器 結(jié)構(gòu)和工作原理：結(jié)構(gòu)和工作原理：排氣式避雷器的原理結(jié)構(gòu)如下圖所示。它由排氣式避雷器的原理結(jié)構(gòu)如下圖所示。它由兩個(gè)間隙串聯(lián)組成。兩個(gè)間隙串聯(lián)組成。而當(dāng)雷電壓過(guò)電壓

18、作用于避雷器兩端時(shí)，內(nèi)、而當(dāng)雷電壓過(guò)電壓作用于避雷器兩端時(shí)，內(nèi)、外兩個(gè)間隙均被擊穿，使雷電流經(jīng)間隙入地，在雷電過(guò)電壓消失后外兩個(gè)間隙均被擊穿，使雷電流經(jīng)間隙入地，在雷電過(guò)電壓消失后，系統(tǒng)正常運(yùn)行電壓將在間隙中繼續(xù)維持工頻續(xù)流電弧，電弧的高，系統(tǒng)正常運(yùn)行電壓將在間隙中繼續(xù)維持工頻續(xù)流電弧，電弧的高溫使產(chǎn)氣管內(nèi)的有機(jī)材料分解并產(chǎn)生大量氣體，使管內(nèi)氣壓升高，溫使產(chǎn)氣管內(nèi)的有機(jī)材料分解并產(chǎn)生大量氣體，使管內(nèi)氣壓升高，氣體在高氣壓作用下由環(huán)形電極的孔口急速噴出，從縱向強(qiáng)烈地吹氣體在高氣壓作用下由環(huán)形電極的孔口急速噴出，從縱向強(qiáng)烈地吹動(dòng)電弧通道，使工頻續(xù)流在第一次過(guò)零時(shí)熄滅。動(dòng)電弧通道，使工頻續(xù)流在第一次

19、過(guò)零時(shí)熄滅。線路外部間隙內(nèi)部間隙產(chǎn)氣管棒形電極環(huán)行電極動(dòng)作指示器接地膠木管圖圖7-4 7-4 排氣式避雷器（排氣式避雷器（ 也稱管型避雷器）也稱管型避雷器） 排氣式避雷器的滅弧能力與工頻續(xù)流的大小有關(guān)。排氣式避雷器的滅弧能力與工頻續(xù)流的大小有關(guān)。續(xù)流太大產(chǎn)氣過(guò)多，會(huì)使管子爆炸；續(xù)流過(guò)小產(chǎn)氣不足，續(xù)流太大產(chǎn)氣過(guò)多，會(huì)使管子爆炸；續(xù)流過(guò)小產(chǎn)氣不足，則不能滅弧。則不能滅弧。 為了保證管型避雷器可靠地工作，在選擇管型避雷為了保證管型避雷器可靠地工作，在選擇管型避雷器時(shí)，開斷續(xù)流的上限應(yīng)不小于安裝處短路電流最大有器時(shí)，開斷續(xù)流的上限應(yīng)不小于安裝處短路電流最大有效值效值( (考慮非周期分量考慮非周期分量)

20、 )；開斷續(xù)流的下限值不應(yīng)大于安；開斷續(xù)流的下限值不應(yīng)大于安裝處短路電流的可能最小值（不考慮非周期分量），管裝處短路電流的可能最小值（不考慮非周期分量），管型避雷器外部間隙的最小值為：型避雷器外部間隙的最小值為：6kV，8mm；8kV，10mm；10kV，15mm。 排氣式避雷器的主要缺點(diǎn)是：排氣式避雷器的主要缺點(diǎn)是： （1 1） 伏秒特性太陡，而且分散性較大，難于和被伏秒特性太陡，而且分散性較大，難于和被保護(hù)電氣設(shè)備實(shí)現(xiàn)合理的絕緣配合；保護(hù)電氣設(shè)備實(shí)現(xiàn)合理的絕緣配合； （2 2） 放電間隙動(dòng)作后工作導(dǎo)線直接接地，形成幅放電間隙動(dòng)作后工作導(dǎo)線直接接地，形成幅值很高的沖擊載波，危及變電器的絕緣；

21、值很高的沖擊載波，危及變電器的絕緣； （3 3） 運(yùn)行維護(hù)也較麻煩。運(yùn)行維護(hù)也較麻煩。 管型避雷器一般只用于線路上，在變配電所內(nèi)一般管型避雷器一般只用于線路上，在變配電所內(nèi)一般都采用閥型避雷器。都采用閥型避雷器。 3、 閥式避雷器閥式避雷器 常用的閥型避雷器有以碳化硅和氧化鋅為主要原料的兩類，其中常用的閥型避雷器有以碳化硅和氧化鋅為主要原料的兩類，其中碳化硅閥型避雷器用得較早，而氧化鋅閥型避雷器為后起之秀，并有碳化硅閥型避雷器用得較早，而氧化鋅閥型避雷器為后起之秀，并有取代碳化硅閥型避雷器的傾向。由于歷史原因，仍有一些廠家生產(chǎn)碳取代碳化硅閥型避雷器的傾向。由于歷史原因，仍有一些廠家生產(chǎn)碳化硅避

22、雷器。另外由于它的電容量較小，故在某些通信系統(tǒng)中，為了化硅避雷器。另外由于它的電容量較小，故在某些通信系統(tǒng)中，為了減少插入損耗，也繼續(xù)采用碳化硅避雷器。減少插入損耗，也繼續(xù)采用碳化硅避雷器。 1968年，日本松下電氣公司制成金屬氧化物浪涌吸收器。年，日本松下電氣公司制成金屬氧化物浪涌吸收器。 1972年，日本制成無(wú)間隙氧化鋅避雷器。由于它比碳化硅避雷器年，日本制成無(wú)間隙氧化鋅避雷器。由于它比碳化硅避雷器有更理想的伏安特性，因此，氧化鋅避雷器首先在中壓電力網(wǎng)使用，有更理想的伏安特性，因此，氧化鋅避雷器首先在中壓電力網(wǎng)使用，以后逐步用到高電壓和低電壓保護(hù)電網(wǎng)上。目前以后逐步用到高電壓和低電壓保護(hù)電

23、網(wǎng)上。目前500kV的氧化鋅避雷的氧化鋅避雷器已得到普遍應(yīng)用。在我國(guó)器已得到普遍應(yīng)用。在我國(guó)220380V低壓電力系統(tǒng)和更低電壓的氧低壓電力系統(tǒng)和更低電壓的氧化鋅壓敏電阻器件是化鋅壓敏電阻器件是80年代后期才大批生產(chǎn)和應(yīng)用的。因此，氧化鋅年代后期才大批生產(chǎn)和應(yīng)用的。因此，氧化鋅避雷器是目前最新型，技術(shù)上被認(rèn)為最先進(jìn)的閥型避雷器。避雷器是目前最新型，技術(shù)上被認(rèn)為最先進(jìn)的閥型避雷器。 閥式避雷器閥式避雷器基本結(jié)構(gòu)與限壓機(jī)理基本結(jié)構(gòu)與限壓機(jī)理 閥式避雷器是電力系統(tǒng)中較為常用的一閥式避雷器是電力系統(tǒng)中較為常用的一種防雷裝置，它的基本種防雷裝置，它的基本元件為非線性閥片電阻和間隙，如圖元件為非線性閥片電

24、阻和間隙，如圖7-5所示。當(dāng)工作線路上沒(méi)有雷所示。當(dāng)工作線路上沒(méi)有雷電過(guò)電壓作用時(shí)，間隙具有足夠的絕緣強(qiáng)度，不會(huì)被系統(tǒng)正常運(yùn)行電過(guò)電壓作用時(shí)，間隙具有足夠的絕緣強(qiáng)度，不會(huì)被系統(tǒng)正常運(yùn)行電壓擊穿，它將閥片電阻與工作線路隔開，閥片電阻上沒(méi)有電流流電壓擊穿，它將閥片電阻與工作線路隔開，閥片電阻上沒(méi)有電流流過(guò)。當(dāng)工作線路上出現(xiàn)過(guò)電壓且過(guò)電壓過(guò)。當(dāng)工作線路上出現(xiàn)過(guò)電壓且過(guò)電壓值超過(guò)間隙的放電擊穿電壓時(shí)，間隙將值超過(guò)間隙的放電擊穿電壓時(shí)，間隙將首先擊穿，沖擊電流經(jīng)閥片電阻入地。首先擊穿，沖擊電流經(jīng)閥片電阻入地。閥片電阻具有非線性，其電阻值在大電閥片電阻具有非線性，其電阻值在大電流下變得很小，在傳導(dǎo)沖擊電流

25、入地過(guò)流下變得很小，在傳導(dǎo)沖擊電流入地過(guò)程中閥片電阻上的電壓，即殘壓是不大程中閥片電阻上的電壓，即殘壓是不大的，這樣就可以低于被保護(hù)設(shè)備的耐受的，這樣就可以低于被保護(hù)設(shè)備的耐受限度，使設(shè)備得到可靠保護(hù)。限度，使設(shè)備得到可靠保護(hù)。 閥片電阻間隙線路圖圖7-5 普通閥型避雷器普通閥型避雷器 在雷電過(guò)電壓消失以后，由工作線路上正常運(yùn)行在雷電過(guò)電壓消失以后，由工作線路上正常運(yùn)行電壓所產(chǎn)生的工頻續(xù)流繼續(xù)流過(guò)避雷器支路，因?yàn)榇穗妷核a(chǎn)生的工頻續(xù)流繼續(xù)流過(guò)避雷器支路，因?yàn)榇藭r(shí)的工頻續(xù)流相對(duì)于雷電過(guò)電壓作用時(shí)產(chǎn)生的沖擊電時(shí)的工頻續(xù)流相對(duì)于雷電過(guò)電壓作用時(shí)產(chǎn)生的沖擊電流來(lái)說(shuō)已變得很小，非線性閥片電阻在工頻續(xù)流流

26、過(guò)流來(lái)說(shuō)已變得很小，非線性閥片電阻在工頻續(xù)流流過(guò)時(shí)將變大，于是工頻續(xù)流能夠被減小，可以在第一次時(shí)將變大，于是工頻續(xù)流能夠被減小，可以在第一次過(guò)零時(shí)即被切斷，系統(tǒng)將恢復(fù)正常運(yùn)行。在一般情況過(guò)零時(shí)即被切斷，系統(tǒng)將恢復(fù)正常運(yùn)行。在一般情況下，工頻續(xù)流能被限制到足夠小的數(shù)值，間隙在半個(gè)下，工頻續(xù)流能被限制到足夠小的數(shù)值，間隙在半個(gè)工頻周期內(nèi)就能滅弧，因此可在繼電保護(hù)裝置尚來(lái)不工頻周期內(nèi)就能滅弧，因此可在繼電保護(hù)裝置尚來(lái)不及動(dòng)作時(shí)就恢復(fù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。分為普通閥式避雷及動(dòng)作時(shí)就恢復(fù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。分為普通閥式避雷器、磁吹避雷器和氧化鋅器、磁吹避雷器和氧化鋅3 3種閥式避雷器類型。種閥式避雷器類型。 閥片

27、：閥片：普通閥式避雷器的閥片電阻是由多個(gè)閥片串聯(lián)普通閥式避雷器的閥片電阻是由多個(gè)閥片串聯(lián)而成的，閥片是用碳化硅（而成的，閥片是用碳化硅（SiC）細(xì)粒加結(jié)合劑（水玻璃）細(xì)粒加結(jié)合劑（水玻璃）在（在（300-350）的低溫下燒制成的圓盤形狀電阻片，閥片的低溫下燒制成的圓盤形狀電阻片，閥片的伏安特性呈現(xiàn)出非線性特征，可用下式表示：的伏安特性呈現(xiàn)出非線性特征，可用下式表示： 上式中上式中C材料常數(shù)，與閥片材材料常數(shù)，與閥片材料和尺寸有關(guān)；料和尺寸有關(guān)； 非線性指數(shù)非線性指數(shù)， 1。對(duì)于低溫?zé)频拈y片。對(duì)于低溫?zé)频拈y片， 0.2， 越小，表示閥片越小，表示閥片伏安特性的非線性程度越高。伏安特性的非線性

28、程度越高。UCi 普通閥式避雷器普通閥式避雷器 圖圖7-6 閥片的伏安特性曲線閥片的伏安特性曲線 間隙：間隙：普通閥式避雷器中采用的間隙是由多個(gè)按統(tǒng)普通閥式避雷器中采用的間隙是由多個(gè)按統(tǒng)一規(guī)格制作的單間隙串聯(lián)而成的，其中每個(gè)單間隙的電一規(guī)格制作的單間隙串聯(lián)而成的，其中每個(gè)單間隙的電極用黃銅沖成小圓盤形狀，間隙中間采用云母墊片隔開，極用黃銅沖成小圓盤形狀，間隙中間采用云母墊片隔開，如圖如圖7-77-7所示，間隙的距離為（所示，間隙的距離為（0.5-10.5-1）mm，在間隙中的，在間隙中的電場(chǎng)接近于均勻場(chǎng)電場(chǎng)接近于均勻場(chǎng)。黃銅電極云母墊圈單個(gè)火花間隙黃銅蓋板半環(huán)行分路電阻圖圖7-7 7-7 （a

29、 a）單間隙，（）單間隙，（b b）標(biāo)準(zhǔn)組件單元）標(biāo)準(zhǔn)組件單元 在過(guò)電壓作用下，云母墊片與電極之間的空氣縫在過(guò)電壓作用下，云母墊片與電極之間的空氣縫隙會(huì)發(fā)生電暈放電，為間隙中的放電提供光輻射預(yù)游隙會(huì)發(fā)生電暈放電，為間隙中的放電提供光輻射預(yù)游離條件，從而能縮短間隙的放電擊穿時(shí)間，減小間隙離條件，從而能縮短間隙的放電擊穿時(shí)間，減小間隙放電的分散性，使其伏安特性比較平緩，沖擊系數(shù)放電的分散性，使其伏安特性比較平緩，沖擊系數(shù)（50%50%沖擊放電電壓與穩(wěn)態(tài)放電電壓之比）可降到?jīng)_擊放電電壓與穩(wěn)態(tài)放電電壓之比）可降到1.11.1左右，有利于與電氣設(shè)備伏秒特性的配合。左右，有利于與電氣設(shè)備伏秒特性的配合。

30、將四個(gè)單間隙串聯(lián)成標(biāo)準(zhǔn)組體單元，如圖將四個(gè)單間隙串聯(lián)成標(biāo)準(zhǔn)組體單元，如圖7.7 （b b）所示，然后再將若干個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組件單元串聯(lián)在一起，就所示，然后再將若干個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組件單元串聯(lián)在一起，就構(gòu)成普通閥式避雷器所用的間隙整體。構(gòu)成普通閥式避雷器所用的間隙整體。 圖圖7-8 閥式避雷器外形及結(jié)構(gòu)圖閥式避雷器外形及結(jié)構(gòu)圖 改進(jìn)：改進(jìn)：為為改善保護(hù)性能，除了用于低壓配改善保護(hù)性能，除了用于低壓配電系統(tǒng)的閥式避雷器外電系統(tǒng)的閥式避雷器外, ,一般都在標(biāo)準(zhǔn)組件單一般都在標(biāo)準(zhǔn)組件單元上并聯(lián)上一個(gè)均壓電阻，亦稱分路電阻，如元上并聯(lián)上一個(gè)均壓電阻，亦稱分路電阻，如上圖所示，相應(yīng)的原理電路見圖上圖所示，相應(yīng)的原理電路見圖

31、7-97-9。 圖圖7-9 間隙上并間隙上并聯(lián)分路電阻原理聯(lián)分路電阻原理 、磁吹避雷器、磁吹避雷器 為了進(jìn)一步增強(qiáng)滅弧能力為了進(jìn)一步增強(qiáng)滅弧能力和提高通流容量，又發(fā)展了磁和提高通流容量，又發(fā)展了磁吹避雷器。磁吹避雷器的工作吹避雷器。磁吹避雷器的工作原理和結(jié)構(gòu)與普通閥式避雷器原理和結(jié)構(gòu)與普通閥式避雷器基本相同，其主要區(qū)別之處在基本相同，其主要區(qū)別之處在于采用通流容量較大的高溫閥于采用通流容量較大的高溫閥片電阻和滅弧能力較強(qiáng)的磁吹片電阻和滅弧能力較強(qiáng)的磁吹間隙。間隙。 （1 1）高溫閥片電阻高溫閥片電阻 （2 2）磁吹間隙磁吹間隙圖圖7-10 磁吹避雷器磁吹避雷器 、氧化鋅避雷器氧化鋅避雷器 氧化

32、鋅避雷器的基本結(jié)構(gòu)氧化鋅避雷器的基本結(jié)構(gòu) 氧化鋅避雷器采用的核心部件是氧化鋅壓敏電阻閥片，它以氧化氧化鋅避雷器采用的核心部件是氧化鋅壓敏電阻閥片，它以氧化鋅（鋅（ZnO）為主體，適當(dāng)添加進(jìn)）為主體，適當(dāng)添加進(jìn)BiO2、CoO3、Cr2O2、MnCO3、SbO3、SiO2、MgO等金屬氧化物成分，經(jīng)專門加工成細(xì)粒并混合攪等金屬氧化物成分，經(jīng)專門加工成細(xì)粒并混合攪拌均勻，再經(jīng)烘干、壓制成工作圓盤，在拌均勻，再經(jīng)烘干、壓制成工作圓盤，在1000以上的高溫中燒制而以上的高溫中燒制而成。典型氧化鋅壓敏電阻的顯微結(jié)構(gòu)包括氧化鋅主體、晶界層、尖晶成。典型氧化鋅壓敏電阻的顯微結(jié)構(gòu)包括氧化鋅主體、晶界層、尖晶石

33、晶粒以及一些孔隙等部分，其示意圖見圖石晶粒以及一些孔隙等部分，其示意圖見圖7-11（a），顯微照片（），顯微照片（b）圖圖7-11 氧化鋅壓敏電阻氧化鋅壓敏電阻（a）（b） （a）顯）顯微結(jié)構(gòu)微結(jié)構(gòu)示意圖示意圖（b）顯）顯微照片微照片 氧化鋅壓敏電阻優(yōu)異的非線性壓敏特性主要就是由氧化鋅壓敏電阻優(yōu)異的非線性壓敏特性主要就是由晶界層決定的，當(dāng)晶界層上的場(chǎng)強(qiáng)低時(shí)，只有少量電子晶界層決定的，當(dāng)晶界層上的場(chǎng)強(qiáng)低時(shí)，只有少量電子靠熱激發(fā)才能通過(guò)晶界層的勢(shì)壘，所以此時(shí)的氧化鋅壓靠熱激發(fā)才能通過(guò)晶界層的勢(shì)壘，所以此時(shí)的氧化鋅壓敏電阻呈現(xiàn)出高阻狀態(tài)。當(dāng)晶界層上的場(chǎng)強(qiáng)增大到一定敏電阻呈現(xiàn)出高阻狀態(tài)。當(dāng)晶界層上的場(chǎng)

34、強(qiáng)增大到一定數(shù)值時(shí)，出現(xiàn)隧道效應(yīng)，大量電子可以通過(guò)晶界層，電數(shù)值時(shí)，出現(xiàn)隧道效應(yīng)，大量電子可以通過(guò)晶界層，電阻將驟然降低，氧化鋅壓敏電阻呈現(xiàn)出低阻導(dǎo)通狀態(tài)。阻將驟然降低，氧化鋅壓敏電阻呈現(xiàn)出低阻導(dǎo)通狀態(tài)。一個(gè)氧化鋅壓敏電阻可以看成是由許多個(gè)微型一個(gè)氧化鋅壓敏電阻可以看成是由許多個(gè)微型PN結(jié)串聯(lián)結(jié)串聯(lián)而成，因此增加壓敏電阻的軸向長(zhǎng)度等價(jià)于增加而成，因此增加壓敏電阻的軸向長(zhǎng)度等價(jià)于增加PN結(jié)的結(jié)的串聯(lián)個(gè)數(shù)，可以提高擊穿電壓，增大壓敏電阻本體的半串聯(lián)個(gè)數(shù)，可以提高擊穿電壓，增大壓敏電阻本體的半徑就等價(jià)于增加徑就等價(jià)于增加PN結(jié)的并聯(lián)數(shù)目，從而可以提高通流容結(jié)的并聯(lián)數(shù)目，從而可以提高通流容量。量。 伏

35、安特性伏安特性 氧化勻壓敏電阻在實(shí)際應(yīng)用中最為重要的性能指標(biāo)是其電壓氧化勻壓敏電阻在實(shí)際應(yīng)用中最為重要的性能指標(biāo)是其電壓與電流之間的非線性關(guān)系，即伏安特性，典型氧化鋅閥片的伏安與電流之間的非線性關(guān)系，即伏安特性，典型氧化鋅閥片的伏安特性如圖特性如圖7-12所示，該特性可大致劃分為三個(gè)工作區(qū)所示，該特性可大致劃分為三個(gè)工作區(qū):即小電流區(qū)、即小電流區(qū)、限壓工作區(qū)和過(guò)載區(qū)。限壓工作區(qū)和過(guò)載區(qū)。 圖圖7-12 氧化鋅壓敏電阻閥片伏安特性氧化鋅壓敏電阻閥片伏安特性 在小電流區(qū)，閥片中電流很小，呈現(xiàn)出高阻狀態(tài)，在小電流區(qū)，閥片中電流很小，呈現(xiàn)出高阻狀態(tài)，在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，氧化鋅避雷器中的壓敏電阻閥片就在系

36、統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，氧化鋅避雷器中的壓敏電阻閥片就工作于此區(qū)。工作于此區(qū)。 在限壓工作區(qū)，閥片中流過(guò)的電流較大，特性曲線在限壓工作區(qū)，閥片中流過(guò)的電流較大，特性曲線平坦，氧化鋅壓敏電阻閥片與碳化硅閥片的伏安特性伏平坦，氧化鋅壓敏電阻閥片與碳化硅閥片的伏安特性伏安特性的比較，壓敏電阻發(fā)揮對(duì)過(guò)電壓的限壓作用在此安特性的比較，壓敏電阻發(fā)揮對(duì)過(guò)電壓的限壓作用在此區(qū)內(nèi)的非線性指數(shù)約為區(qū)內(nèi)的非線性指數(shù)約為0.015-0.05。 在過(guò)載區(qū)，閥片中流過(guò)的電流很大，特性曲線迅速在過(guò)載區(qū)，閥片中流過(guò)的電流很大，特性曲線迅速上翹，電阻顯著增大，限壓功能惡化，閥片出現(xiàn)電流過(guò)上翹，電阻顯著增大，限壓功能惡化，閥片出現(xiàn)電流過(guò)載

37、。載。 氧化鋅避雷器的工作原理氧化鋅避雷器的工作原理 氧化鋅避雷器主要由氧化鋅氧化鋅避雷器主要由氧化鋅(ZnO)壓敏電阻構(gòu)成壓敏電阻構(gòu)成。每一塊壓敏電阻從制成時(shí)起就有它的一定的開關(guān)電。每一塊壓敏電阻從制成時(shí)起就有它的一定的開關(guān)電壓壓( (壓敏電壓壓敏電壓) )，當(dāng)加在壓敏電阻兩端的電壓低于該數(shù)當(dāng)加在壓敏電阻兩端的電壓低于該數(shù)值時(shí)，壓敏電阻呈現(xiàn)高阻值狀態(tài)；如果把它并聯(lián)在電值時(shí)，壓敏電阻呈現(xiàn)高阻值狀態(tài)；如果把它并聯(lián)在電路上，該閥片呈現(xiàn)斷路狀態(tài)；當(dāng)加在壓敏電阻兩端的路上，該閥片呈現(xiàn)斷路狀態(tài)；當(dāng)加在壓敏電阻兩端的電壓高于壓敏電壓值時(shí)，壓敏電阻即被擊穿，呈現(xiàn)低電壓高于壓敏電壓值時(shí)，壓敏電阻即被擊穿，呈現(xiàn)

38、低阻值，甚至接近短路狀態(tài)。然而，壓敏電阻這種被擊阻值，甚至接近短路狀態(tài)。然而，壓敏電阻這種被擊穿狀態(tài)是可以恢復(fù)的。即當(dāng)高于壓敏電壓的電壓被撤穿狀態(tài)是可以恢復(fù)的。即當(dāng)高于壓敏電壓的電壓被撤銷以后，它又恢復(fù)高阻狀態(tài)。銷以后，它又恢復(fù)高阻狀態(tài)。 當(dāng)電力線被雷擊時(shí)，雷電波的高電壓使壓敏電阻擊當(dāng)電力線被雷擊時(shí)，雷電波的高電壓使壓敏電阻擊穿，雷電流通過(guò)壓敏電阻流入大地，使電力線上的雷電穿，雷電流通過(guò)壓敏電阻流入大地，使電力線上的雷電壓被箝制在安全范圍內(nèi)。當(dāng)雷電波過(guò)后，壓敏電阻恢復(fù)壓被箝制在安全范圍內(nèi)。當(dāng)雷電波過(guò)后，壓敏電阻恢復(fù)高阻狀態(tài)，電力線恢復(fù)正常輸電。高阻狀態(tài)，電力線恢復(fù)正常輸電。 氧化鋅避雷器也可用

39、于其他低電壓的通信電線上。氧化鋅避雷器也可用于其他低電壓的通信電線上。把氧化鋅避雷器接在三相交流電源的兩條相線之間時(shí)，把氧化鋅避雷器接在三相交流電源的兩條相線之間時(shí)，當(dāng)雷電波在兩條相線通過(guò)時(shí)，只要兩條相線間的電位差當(dāng)雷電波在兩條相線通過(guò)時(shí)，只要兩條相線間的電位差大于它的壓敏電壓，避雷器即導(dǎo)通，使兩線間的電壓箝大于它的壓敏電壓，避雷器即導(dǎo)通，使兩線間的電壓箝制在壓敏電壓值附近，保證兩相線間不發(fā)生過(guò)高的電壓制在壓敏電壓值附近，保證兩相線間不發(fā)生過(guò)高的電壓浪涌。浪涌。 把避雷器接在兩相線把避雷器接在兩相線(傳輸線傳輸線)之間稱為之間稱為橫向避雷橫向避雷；接；接在相線與地在相線與地(傳輸線與地傳輸線與

40、地)之間的連接法，叫做之間的連接法，叫做縱向避雷縱向避雷。 氧化鋅避雷器的主要技術(shù)參數(shù)氧化鋅避雷器的主要技術(shù)參數(shù) 氧化鋅避雷器的技術(shù)要求是多方面的，其主要電氣氧化鋅避雷器的技術(shù)要求是多方面的，其主要電氣技術(shù)參數(shù)有下面幾種：技術(shù)參數(shù)有下面幾種： 、壓敏電壓、壓敏電壓(即開關(guān)電壓即開關(guān)電壓U1mA) 當(dāng)溫度為當(dāng)溫度為20時(shí)，一般認(rèn)為在壓敏電阻器上有時(shí)，一般認(rèn)為在壓敏電阻器上有1mA直流流過(guò)的時(shí)候，相應(yīng)加在該壓敏電阻器兩端的電壓叫直流流過(guò)的時(shí)候，相應(yīng)加在該壓敏電阻器兩端的電壓叫做該壓敏電阻器的壓敏電壓。壓敏電壓可用壓敏電阻測(cè)做該壓敏電阻器的壓敏電壓。壓敏電壓可用壓敏電阻測(cè)試儀測(cè)量。試儀測(cè)量。 當(dāng)壓敏

41、電阻通過(guò)當(dāng)壓敏電阻通過(guò)1mA以下電流時(shí)，工程上認(rèn)為避雷器以下電流時(shí)，工程上認(rèn)為避雷器末開通。末開通。 在非雷擊情況下，接在電網(wǎng)上的避雷器應(yīng)該只有幾在非雷擊情況下，接在電網(wǎng)上的避雷器應(yīng)該只有幾A電流通過(guò)，避雷器處于不導(dǎo)通狀態(tài)。所以實(shí)際電網(wǎng)電流通過(guò)，避雷器處于不導(dǎo)通狀態(tài)。所以實(shí)際電網(wǎng)的峰值電壓應(yīng)比壓敏電壓要低，習(xí)慣上取電網(wǎng)峰值電壓的峰值電壓應(yīng)比壓敏電壓要低，習(xí)慣上取電網(wǎng)峰值電壓為壓敏電壓的為壓敏電壓的0.7。由于壓敏元件的標(biāo)稱電壓數(shù)值允許。由于壓敏元件的標(biāo)稱電壓數(shù)值允許有有10的誤差，電網(wǎng)電壓與標(biāo)稱系統(tǒng)電壓也允許的誤差，電網(wǎng)電壓與標(biāo)稱系統(tǒng)電壓也允許10的誤差，交流電峰值電壓為有效值的的誤差，交流電

42、峰值電壓為有效值的 倍，因倍，因此，避雷器壓敏元件的壓敏電壓應(yīng)按如下公式計(jì)算：此，避雷器壓敏元件的壓敏電壓應(yīng)按如下公式計(jì)算：2MHV2V1.22.424V0.7N式中：式中：V VN N 避雷器壓敏電壓值，避雷器壓敏電壓值，V V； V VNH NH 電網(wǎng)額定電壓電網(wǎng)額定電壓( (有效值有效值) )，V V。MHV2V1.2534 V0.7N（ ） 因?yàn)閴好粼](méi)有這一電壓等級(jí)，只好選擇偏高一因?yàn)閴好粼](méi)有這一電壓等級(jí)，只好選擇偏高一些，故選擇些，故選擇560V或或600V的標(biāo)稱值的壓敏器件。的標(biāo)稱值的壓敏器件。 選低了容易發(fā)生自爆，選高了會(huì)使殘壓升高，影響選低了容易發(fā)生自爆，選高了會(huì)使殘壓

43、升高，影響用電器安全。用電器安全。 目前，各廠家選擇閥片時(shí)采用的壓敏電壓值不一樣，目前，各廠家選擇閥片時(shí)采用的壓敏電壓值不一樣，有些照搬國(guó)外資料選用有些照搬國(guó)外資料選用470V。甚至更低的電壓，這。甚至更低的電壓，這是不符合我國(guó)目前電網(wǎng)和有關(guān)技術(shù)的實(shí)際情況，建議各是不符合我國(guó)目前電網(wǎng)和有關(guān)技術(shù)的實(shí)際情況，建議各防雷檢測(cè)部門應(yīng)對(duì)其產(chǎn)品實(shí)測(cè)鑒定。防雷檢測(cè)部門應(yīng)對(duì)其產(chǎn)品實(shí)測(cè)鑒定。 例如：例如：220V交流電源應(yīng)選擇避雷器的壓敏電壓標(biāo)稱交流電源應(yīng)選擇避雷器的壓敏電壓標(biāo)稱值是：值是： 用在各種不同電壓的地方也可以按上面介用在各種不同電壓的地方也可以按上面介紹的方法計(jì)算選擇避雷閥片。紹的方法計(jì)算選擇避雷閥

44、片。 直流電源不存在有效值與峰值的互換計(jì)算直流電源不存在有效值與峰值的互換計(jì)算問(wèn)題，所以選用在直流電源的壓敏元件的壓敏問(wèn)題，所以選用在直流電源的壓敏元件的壓敏電壓值可按下式計(jì)算：電壓值可按下式計(jì)算：MHVV1.20.7N 、殘壓、殘壓 所謂殘壓是指雷電波通過(guò)避雷器時(shí)避雷器兩端最高瞬時(shí)電壓。它所謂殘壓是指雷電波通過(guò)避雷器時(shí)避雷器兩端最高瞬時(shí)電壓。它與所通過(guò)的雷電波峰值電流和波形有關(guān)。上面講過(guò)避雷器猶如一個(gè)電與所通過(guò)的雷電波峰值電流和波形有關(guān)。上面講過(guò)避雷器猶如一個(gè)電壓限幅器，它的輸入端上的雷電壓峰值雖然有上萬(wàn)壓限幅器，它的輸入端上的雷電壓峰值雖然有上萬(wàn)V，甚至幾萬(wàn)，甚至幾萬(wàn)V，但，但經(jīng)過(guò)避雷器就

45、被大大地削減，削減后的峰值電壓就是殘壓。同樣一塊經(jīng)過(guò)避雷器就被大大地削減，削減后的峰值電壓就是殘壓。同樣一塊氧化鋅壓敏電阻器，用不同波形的沖擊電流和不同沖擊電壓峰值測(cè)到氧化鋅壓敏電阻器，用不同波形的沖擊電流和不同沖擊電壓峰值測(cè)到的殘壓都不同。按照的殘壓都不同。按照GBl103289規(guī)定，對(duì)用于規(guī)定，對(duì)用于220V電壓和電壓和10kA等等級(jí)的閥片，必須采用級(jí)的閥片，必須采用820s仿雷電波沖擊，沖擊電流的峰值為仿雷電波沖擊，沖擊電流的峰值為1.5kA時(shí)，殘壓不大于時(shí)，殘壓不大于1.3kV為合格。因?yàn)闅垑菏侵苯蛹釉谟秒娖鲀啥藶楹细?。因?yàn)闅垑菏侵苯蛹釉谟秒娖鲀啥说乃查g最高電壓，與用電器的安全有直接關(guān)

46、系。的瞬間最高電壓，與用電器的安全有直接關(guān)系。 殘壓比的定義是：殘壓比的定義是： 殘壓殘壓比壓敏電壓 按照我國(guó)有關(guān)規(guī)范規(guī)定，按照我國(guó)有關(guān)規(guī)范規(guī)定，10kA通流容量的氧化鋅避通流容量的氧化鋅避雷閥片，滿通流容量時(shí)用雷閥片，滿通流容量時(shí)用820s仿雷電流波沖擊，殘仿雷電流波沖擊，殘壓比應(yīng)壓比應(yīng)3。按此計(jì)算。按此計(jì)算10kA620V的閥片在的閥片在820s仿仿雷電波沖擊時(shí)，它的殘壓值應(yīng)該是：雷電波沖擊時(shí)，它的殘壓值應(yīng)該是： 殘壓殘壓壓敏電壓壓敏電壓362031860(V) 實(shí)際上，各廠家的產(chǎn)品的殘壓比相差較遠(yuǎn)，同一廠實(shí)際上，各廠家的產(chǎn)品的殘壓比相差較遠(yuǎn)，同一廠家生產(chǎn)的不同型號(hào)產(chǎn)品的殘壓比相差也很遠(yuǎn)，

47、所以，使家生產(chǎn)的不同型號(hào)產(chǎn)品的殘壓比相差也很遠(yuǎn)，所以，使用單位有必要給予復(fù)檢。用單位有必要給予復(fù)檢。 引入殘壓比的概念，使所有電壓等級(jí)的壓敏電阻片，引入殘壓比的概念，使所有電壓等級(jí)的壓敏電阻片，對(duì)殘壓有一個(gè)統(tǒng)一的衡量標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)殘壓有一個(gè)統(tǒng)一的衡量標(biāo)準(zhǔn)。 、通流容量、通流容量 避雷器的通流容量是指避雷器允許通過(guò)雷電波最大避雷器的通流容量是指避雷器允許通過(guò)雷電波最大峰值電流量。峰值電流量。 如果，低壓避雷器是防感應(yīng)雷為目的，其通流容量如果，低壓避雷器是防感應(yīng)雷為目的，其通流容量一般為一般為35kA就可以了。就可以了。 如考慮到閥片老化和偶然會(huì)遇到直擊雷直接擊中室如考慮到閥片老化和偶然會(huì)遇到直擊雷直接

48、擊中室外的金屬導(dǎo)線，使閃電的高電壓以脈沖波的形式沿導(dǎo)線外的金屬導(dǎo)線，使閃電的高電壓以脈沖波的形式沿導(dǎo)線侵入襲擊時(shí)，可采用侵入襲擊時(shí)，可采用10kA的通流容量，這是合理的。的通流容量，這是合理的。尤其是用在野外的架空線路上還應(yīng)選得更大些。尤其是用在野外的架空線路上還應(yīng)選得更大些。 D、漏電流、漏電流 將合適的避雷器接到電源上，在正常情況下，應(yīng)該是沒(méi)有電流通過(guò)將合適的避雷器接到電源上，在正常情況下，應(yīng)該是沒(méi)有電流通過(guò)的，但是，實(shí)際上除空氣間隙外，各種避雷器接到規(guī)定等級(jí)的。電網(wǎng)上的，但是，實(shí)際上除空氣間隙外，各種避雷器接到規(guī)定等級(jí)的。電網(wǎng)上總有總有A數(shù)量級(jí)的電流通過(guò)，這電流稱為漏電流。數(shù)量級(jí)的電流通

49、過(guò)，這電流稱為漏電流。 通過(guò)兩種伏安特性比較，可以看出，通過(guò)兩種伏安特性比較，可以看出，將避雷器接到電源上，在正常將避雷器接到電源上，在正常情況下，情況下，在系統(tǒng)正常運(yùn)行相電壓下，碳化硅閥片電流達(dá)（在系統(tǒng)正常運(yùn)行相電壓下，碳化硅閥片電流達(dá)（200-400）A，而氧化鋅閥片則為（而氧化鋅閥片則為（10-50）A，可近似認(rèn)為等于零，這也是氧化鋅避，可近似認(rèn)為等于零，這也是氧化鋅避雷器可以不用串聯(lián)間隙而成為無(wú)間隙與無(wú)續(xù)流避雷器的原因。雷器可以不用串聯(lián)間隙而成為無(wú)間隙與無(wú)續(xù)流避雷器的原因。圖圖7-137-13 氧化鋅壓敏電阻閥片與碳化硅閥片的伏安特性伏安特性的比較氧化鋅壓敏電阻閥片與碳化硅閥片的伏安特

50、性伏安特性的比較 對(duì)于對(duì)于220V電網(wǎng)上電網(wǎng)上10kA通流容量的氧化鋅避雷器閥片按國(guó)家規(guī)定，通流容量的氧化鋅避雷器閥片按國(guó)家規(guī)定，漏電流不得大于漏電流不得大于30A，且漏電流越小越好。，且漏電流越小越好。 漏電流的害處在于流過(guò)高電阻值的氧化鋅閥片時(shí)，會(huì)發(fā)出一定熱漏電流的害處在于流過(guò)高電阻值的氧化鋅閥片時(shí)，會(huì)發(fā)出一定熱量，當(dāng)漏電流大到一定程度后，閥片發(fā)生的熱量大于散熱量，閥片溫量，當(dāng)漏電流大到一定程度后，閥片發(fā)生的熱量大于散熱量，閥片溫度就升高，使閥片漏電流進(jìn)一步加大，有此惡性循環(huán)是導(dǎo)至閥片爆炸度就升高，使閥片漏電流進(jìn)一步加大，有此惡性循環(huán)是導(dǎo)至閥片爆炸的直接原因。的直接原因。 目前，各廠家生產(chǎn)

51、的目前，各廠家生產(chǎn)的220V電網(wǎng)用的電網(wǎng)用的10kA的閥片漏電流實(shí)際上只的閥片漏電流實(shí)際上只有幾有幾A，甚至有些做到零點(diǎn)幾，甚至有些做到零點(diǎn)幾A。但應(yīng)特別注意，更重要的是漏電。但應(yīng)特別注意，更重要的是漏電流必須穩(wěn)定，不允許工作一段時(shí)間后漏電流自動(dòng)升高。當(dāng)閥片接入電流必須穩(wěn)定，不允許工作一段時(shí)間后漏電流自動(dòng)升高。當(dāng)閥片接入電網(wǎng)后，漏電流自動(dòng)爬升者應(yīng)予淘汰。寧愿要初始漏電流稍大一些的閥網(wǎng)后，漏電流自動(dòng)爬升者應(yīng)予淘汰。寧愿要初始漏電流稍大一些的閥片，也不要漏電流自動(dòng)爬升的閥片。因?yàn)槁╇娏髯詣?dòng)爬升，有可能升片，也不要漏電流自動(dòng)爬升的閥片。因?yàn)槁╇娏髯詣?dòng)爬升，有可能升到不允許的范圍，相反初始漏電流雖然稍

52、大些，但它穩(wěn)定，而且在安到不允許的范圍，相反初始漏電流雖然稍大些，但它穩(wěn)定，而且在安全范圍以內(nèi)，反而沒(méi)有問(wèn)題。全范圍以內(nèi)，反而沒(méi)有問(wèn)題。 、響應(yīng)時(shí)間、響應(yīng)時(shí)間 所謂響應(yīng)時(shí)間是指避雷器兩端加上的電壓等于壓敏電壓時(shí)，由所謂響應(yīng)時(shí)間是指避雷器兩端加上的電壓等于壓敏電壓時(shí)，由于閥片內(nèi)的齊納效應(yīng)和雪崩效應(yīng)需要延遲一段時(shí)間后，閥片才能完全于閥片內(nèi)的齊納效應(yīng)和雪崩效應(yīng)需要延遲一段時(shí)間后，閥片才能完全導(dǎo)通，這段延長(zhǎng)的時(shí)間叫做響應(yīng)時(shí)間或時(shí)間響應(yīng)。氧化鋅避雷器時(shí)間導(dǎo)通，這段延長(zhǎng)的時(shí)間叫做響應(yīng)時(shí)間或時(shí)間響應(yīng)。氧化鋅避雷器時(shí)間響應(yīng)響應(yīng)50ns( ( 即即10-9s)10-9s)，比，比碳化硅避雷器和氣隙避雷器都短。碳

53、化硅避雷器和氣隙避雷器都短。 圖給出了一個(gè)無(wú)引頭壓敏電阻器件在抑制暫態(tài)電涌過(guò)電壓時(shí)的響圖給出了一個(gè)無(wú)引頭壓敏電阻器件在抑制暫態(tài)電涌過(guò)電壓時(shí)的響應(yīng)波形，其中波形應(yīng)波形，其中波形1為無(wú)壓敏電為無(wú)壓敏電阻時(shí)的原始電涌過(guò)壓波形，阻時(shí)的原始電涌過(guò)壓波形， 波波形形2為被試壓敏電阻器件的箝位為被試壓敏電阻器件的箝位電壓波形，電壓波形， 壓敏電阻動(dòng)作箝位壓敏電阻動(dòng)作箝位的響應(yīng)時(shí)間是很短的，的響應(yīng)時(shí)間是很短的， 僅為幾僅為幾個(gè)納秒。其在個(gè)納秒。其在8/20s沖擊電流沖擊電流下波形通流量可以做下波形通流量可以做 到幾十個(gè)到幾十個(gè)千安。千安。 無(wú)引頭壓敏電阻器件的電壓響應(yīng)波形無(wú)引頭壓敏電阻器件的電壓響應(yīng)波形 同一

54、電壓等級(jí)的避雷器，用相同形狀的仿雷電波沖同一電壓等級(jí)的避雷器，用相同形狀的仿雷電波沖擊，在沖擊電流峰值相同的情況下，響應(yīng)時(shí)間越短的避擊，在沖擊電流峰值相同的情況下，響應(yīng)時(shí)間越短的避雷器的殘壓越低，也就是說(shuō)避雷效果越好，避雷器的品雷器的殘壓越低，也就是說(shuō)避雷效果越好，避雷器的品質(zhì)越高。一般不直接測(cè)量避雷器的響應(yīng)時(shí)間，而是根據(jù)質(zhì)越高。一般不直接測(cè)量避雷器的響應(yīng)時(shí)間，而是根據(jù)用一定形狀的仿雷電沖擊波來(lái)沖擊后所得到的殘壓來(lái)推用一定形狀的仿雷電沖擊波來(lái)沖擊后所得到的殘壓來(lái)推算出來(lái)的。算出來(lái)的。 由于有氧化鋅閥片串連，又避免單純氣隙放電管產(chǎn)由于有氧化鋅閥片串連，又避免單純氣隙放電管產(chǎn)生的續(xù)流現(xiàn)象，使避雷效

55、果和電網(wǎng)正常運(yùn)作得到改善。生的續(xù)流現(xiàn)象，使避雷效果和電網(wǎng)正常運(yùn)作得到改善。串連間隙避雷器的缺點(diǎn)是響應(yīng)時(shí)間等于氣隙響應(yīng)時(shí)間與串連間隙避雷器的缺點(diǎn)是響應(yīng)時(shí)間等于氣隙響應(yīng)時(shí)間與氧化鋅閥片響應(yīng)時(shí)間之和，即響應(yīng)時(shí)間比氣隙響應(yīng)時(shí)間氧化鋅閥片響應(yīng)時(shí)間之和，即響應(yīng)時(shí)間比氣隙響應(yīng)時(shí)間稍長(zhǎng)了些。稍長(zhǎng)了些。 、續(xù)流續(xù)流 氧化鋅避雷器是以微粒狀的金屬氧化鋅晶體為基體，氧化鋅避雷器是以微粒狀的金屬氧化鋅晶體為基體，在其間充填氧化鉍和其他摻雜物，這種非線性電阻有很在其間充填氧化鉍和其他摻雜物，這種非線性電阻有很好的伏安特性，在工頻電壓下呈現(xiàn)極大的電阻，因此工好的伏安特性，在工頻電壓下呈現(xiàn)極大的電阻，因此工頻續(xù)流很小，不需

56、間隙熄滅由工頻續(xù)流所產(chǎn)生的電弧。頻續(xù)流很小，不需間隙熄滅由工頻續(xù)流所產(chǎn)生的電弧。 對(duì)于有晶體器件和集成電路的儀器設(shè)備，除了使用對(duì)于有晶體器件和集成電路的儀器設(shè)備，除了使用以上講過(guò)的避雷器外，有時(shí)還要求有多級(jí)保護(hù)，在電路以上講過(guò)的避雷器外，有時(shí)還要求有多級(jí)保護(hù)，在電路板上再加上一級(jí)保護(hù)。習(xí)慣上把安裝在電源輸入處或信板上再加上一級(jí)保護(hù)。習(xí)慣上把安裝在電源輸入處或信號(hào)傳輸線輸入端最前面的避雷器稱為前級(jí)避雷或稱第一號(hào)傳輸線輸入端最前面的避雷器稱為前級(jí)避雷或稱第一級(jí)避雷。在前置級(jí)后面設(shè)置的避雷裝置分別稱為第二級(jí)、級(jí)避雷。在前置級(jí)后面設(shè)置的避雷裝置分別稱為第二級(jí)、第三級(jí)第三級(jí)。它們的作用是把前置級(jí)避雷器泄

57、漏進(jìn)來(lái)的。它們的作用是把前置級(jí)避雷器泄漏進(jìn)來(lái)的殘余雷電壓、雷電流進(jìn)一步泄放，使其殘壓進(jìn)一步降低。殘余雷電壓、雷電流進(jìn)一步泄放，使其殘壓進(jìn)一步降低?，F(xiàn)代電子設(shè)備注往都采用多級(jí)防雷保護(hù)，以確保設(shè)備安現(xiàn)代電子設(shè)備注往都采用多級(jí)防雷保護(hù)，以確保設(shè)備安全和運(yùn)行準(zhǔn)確。半導(dǎo)體避雷器件往往都是放在最后幾級(jí)。全和運(yùn)行準(zhǔn)確。半導(dǎo)體避雷器件往往都是放在最后幾級(jí)。最后一級(jí)保護(hù)又叫末級(jí)保護(hù)。最后一級(jí)保護(hù)又叫末級(jí)保護(hù)。 壓敏電阻除了與放電管串聯(lián)使用外，有時(shí)為了提高通流容量，壓敏電阻除了與放電管串聯(lián)使用外，有時(shí)為了提高通流容量，也考慮將多個(gè)壓敏電阻（型號(hào)參數(shù)相同）并聯(lián)使用，如圖所示。這也考慮將多個(gè)壓敏電阻（型號(hào)參數(shù)相同）并

58、聯(lián)使用，如圖所示。這種并聯(lián)使用方式的優(yōu)點(diǎn)是其中一個(gè)或幾個(gè)壓敏電阻器件損壞后，其種并聯(lián)使用方式的優(yōu)點(diǎn)是其中一個(gè)或幾個(gè)壓敏電阻器件損壞后，其余的仍能保揮保護(hù)作用，能比僅使用單個(gè)器件具有更高的保護(hù)可靠余的仍能保揮保護(hù)作用，能比僅使用單個(gè)器件具有更高的保護(hù)可靠性。但是，多個(gè)器件寄生電容之和，將顯著增大，這對(duì)所在系統(tǒng)的性。但是，多個(gè)器件寄生電容之和，將顯著增大，這對(duì)所在系統(tǒng)的正常運(yùn)行影響作用會(huì)增強(qiáng)正常運(yùn)行影響作用會(huì)增強(qiáng)。多個(gè)壓敏電阻并聯(lián)多個(gè)壓敏電阻并聯(lián) 總的來(lái)講，氧化鋅避雷器在過(guò)電壓作用時(shí)電阻很小，總的來(lái)講，氧化鋅避雷器在過(guò)電壓作用時(shí)電阻很小，殘壓很低，而在系統(tǒng)正常運(yùn)行電壓作用時(shí)電阻很高，實(shí)際殘壓很低，

59、而在系統(tǒng)正常運(yùn)行電壓作用時(shí)電阻很高，實(shí)際上接近于開路，因此不必用類似于碳化硅避雷器那樣采用上接近于開路，因此不必用類似于碳化硅避雷器那樣采用間隙來(lái)隔離正常運(yùn)行電壓，可以將氧化鋅壓敏電阻直接接間隙來(lái)隔離正常運(yùn)行電壓，可以將氧化鋅壓敏電阻直接接到電網(wǎng)上運(yùn)行也不致被燒壞。到電網(wǎng)上運(yùn)行也不致被燒壞。 氧化鋅避雷器比氣體放電管和碳化硅等避雷器有以下氧化鋅避雷器比氣體放電管和碳化硅等避雷器有以下優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： A、開關(guān)電壓范圍寬、開關(guān)電壓范圍寬(6V1.5kV)； B、反應(yīng)速度快、反應(yīng)速度快(ns級(jí)級(jí))； C、通流容量大、通流容量大(2kAcm2)； D、無(wú)續(xù)流；、無(wú)續(xù)流； E、壽命長(zhǎng)。、壽命長(zhǎng)。 氧化鋅避

60、雷器存在的問(wèn)題和處理氧化鋅避雷器存在的問(wèn)題和處理 由于氧化鋅閥片中有百分之幾存在漏電流不穩(wěn)定，由于氧化鋅閥片中有百分之幾存在漏電流不穩(wěn)定，以至接入電網(wǎng)一段時(shí)間后發(fā)生自動(dòng)爆炸。以至接入電網(wǎng)一段時(shí)間后發(fā)生自動(dòng)爆炸。 所以有些廠家在氧化鋅閥片與電網(wǎng)之間串聯(lián)一個(gè)空氣所以有些廠家在氧化鋅閥片與電網(wǎng)之間串聯(lián)一個(gè)空氣間隙，使氧化鋅閥片在非雷擊時(shí)有空氣間隙與電網(wǎng)隔開，間隙，使氧化鋅閥片在非雷擊時(shí)有空氣間隙與電網(wǎng)隔開，避免漏電流引起自爆由于有氧化鋅閥片串連，又避免單純避免漏電流引起自爆由于有氧化鋅閥片串連，又避免單純氣隙放電管產(chǎn)生的續(xù)流現(xiàn)象，使避雷效果和電網(wǎng)正常運(yùn)作氣隙放電管產(chǎn)生的續(xù)流現(xiàn)象，使避雷效果和電網(wǎng)正常