避雷器結(jié)構(gòu)特點及特性試驗課件

1、主要內(nèi)容避雷器結(jié)構(gòu)特點及特性試驗一 避雷器保護概述二 避雷器結(jié)構(gòu)及種類 三 避雷器重要參數(shù)說明四 避雷器試驗項目 五 數(shù)據(jù)分析及注意事項 一 避雷器保護概述 當(dāng)雷電壓侵入波超過避雷器的擊穿強度時，避雷器閥片被擊穿，限制侵入電氣設(shè)備的過電壓幅值。侵入波過后，避雷器的絕緣強度能自行恢復(fù)，以使電氣設(shè)備能夠繼續(xù)運行。一 避雷器保護概述避雷器的作用用途：限制過電壓（雷電和操作） 保護設(shè)備免受過電壓的絕緣損壞（限壓） 絕緣配合的基礎(chǔ)發(fā)展：間隙管型避雷器碳化硅氧化鋅 有間隙無間隙 無間隙金屬氧化物避雷器基本要求具有良好的伏秒特性，以易于實現(xiàn)合理的絕緣配合。 應(yīng)有較強的絕緣強度自恢復(fù)能力，以利于快速切斷工頻續(xù)

2、流，使電力系統(tǒng)得以繼續(xù)運行。一 避雷器保護概述一 避雷器保護概述滅弧電壓：工頻電流第一次過零后間隙所能承受的不至于引起電弧重燃的最大工頻電壓。滅弧電壓越高，避雷器性能越好。 要求避雷器具有很強的絕緣強度自恢復(fù)能力，在工頻續(xù)流第一次過零時熄弧，不再重燃。 一 避雷器保護概述二 避雷器結(jié)構(gòu)及種類工作原理（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到動作電壓時，電阻片的阻抗急劇減小，處于大電流導(dǎo)通狀態(tài)，從而快速泄放過電壓能量并將其兩端的過電壓限制在一定水平，以保護設(shè)備的絕緣；在過電壓沖擊波過后，電阻片會即刻恢復(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。 電阻片是

3、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?。微觀結(jié)構(gòu)： ZnO晶粒（直徑大約10m）是低電阻率介質(zhì)，在其表層即晶界層（約0.1m厚）是高電阻率。兩者緊密連接。工作原理：低電場區(qū)（勢壘）、中電場區(qū)和高電場區(qū)（隧道效應(yīng)），實現(xiàn)非線性特性，其非線性系數(shù)約為0.015-0.05 二 避雷器結(jié)構(gòu)及種類二 避雷器結(jié)構(gòu)及種類避雷器的類型1.按用途分類 按場合：電站用、配電用、線路用。按保護對象：并聯(lián)電容器用、變壓器中性點用、發(fā)電機用、電動機用和發(fā)電機中性點用等。 1.1電站用 用以限制作用在31000kV變電站設(shè)備上操作和雷電過電壓。 1.2配電用 用以限制作用

4、在320kV配電設(shè)施，主要是配電變壓器、分段開關(guān)、刀閘及電纜頭的雷電過電壓和除諧振過電壓及暫態(tài)過電壓以外的相對地過電壓。 二 避雷器結(jié)構(gòu)及種類二 避雷器結(jié)構(gòu)及種類避雷器的類型1.按用途分類 1.3并聯(lián)電容器用 用以限制投切電容器組時可能產(chǎn)生的過電壓，用于不同容量和電壓等級電容器組的避雷器，其能量吸收能力有不同的要求。 1.4發(fā)電機用 用以限制作用在發(fā)電機的雷電過電壓和除諧振過電壓以外的相對地過電壓，并可限制升壓變的傳遞過電壓。 1.5電動機用 用以限制310kV投切電動機時的操作過電壓。 二 避雷器結(jié)構(gòu)及種類避雷器的類型1.按用途分類 1.6發(fā)電機中性點用 用以限制發(fā)電機中性點的雷電侵入波過電

5、壓，同時對發(fā)電機整個絕緣也有一定的保護作用。在正常運行工況下，作用在避雷器上的電壓很低。 1.7變壓器中性點用 主要用以限制中性點為分級絕緣的變壓器（包括中性點接有低于其設(shè)備絕緣水平的設(shè)備，如消弧線圈）雷電過電壓，在正常運行工況下，作用在避雷器上的電壓很低。 二 避雷器結(jié)構(gòu)及種類避雷器的類型2.按結(jié)構(gòu)分類 分為無間隙避雷器和有間隙避雷器。 2.1無間隙 具有結(jié)構(gòu)簡單、保護特性平坦、安裝方便和運行檢測方便等優(yōu)點。 2.2有間隙 線路防雷用避雷器(減少避雷器和老化和運維)； 諧振過電壓多發(fā)的地方(早期)； 限制110220kV敞開式變電站多重雷過電壓用。二 避雷器結(jié)構(gòu)及種類避雷器的類型3.按外絕緣

6、材質(zhì) 分為絕緣外套避雷器和罐式避雷器。 3.1絕緣外套 瓷外套：突出優(yōu)點是抗老化性能和抗彎的機械強度。 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。 3.2有間隙 金屬罐式避雷器是GIS的配套設(shè)備;為單體結(jié)構(gòu),沒有外絕緣和污穢問題。二 避雷器結(jié)構(gòu)及種類15瓷套式避雷器 復(fù)合外套式避雷器 金屬罐式避雷器 以上三圖分別為磁外套、復(fù)合外套、GIS型氧化鋅避雷器結(jié)構(gòu)圖二 避雷器結(jié)構(gòu)及種類產(chǎn)品型式：Y-金屬氧化物避雷器外套類型：H-復(fù)合外套，其他外套不表示標(biāo)稱放電電流(kA)結(jié)構(gòu)特征：W-無間隙，C-帶串聯(lián)間隙保護類型：S-配電，R-電容器，T-電鐵，Z或無-電站，X-線路，F(xiàn)-SF6組合電器

7、設(shè)計序號：以數(shù)字表示避雷器額定電壓標(biāo)稱放電電流下的殘壓附加特征代號：A-爬電比距25mm/Kv，B-爬電比距31mm/kV，J-絕緣子間隙，K-空氣間隙，S-三相。三 避雷器重要參數(shù)說明1.額定電壓 避雷器兩端之間允許施加的最大工頻電壓有效值。相當(dāng)于有間隙碳化硅避雷器的滅弧電壓。它是避雷器各種特性的基準(zhǔn)參數(shù)。2.起始動作電壓(參考電壓) 以通過1mA工頻電流阻性分量峰值或直流幅值時的避雷器兩端電壓峰值U1mA定義為起始動作電壓。三 避雷器重要參數(shù)說明3.持續(xù)運行電壓 它是指在運行中允許長期施加于避雷器兩端的工頻電壓有效值。它表征了MOA對長期作用的工頻電壓耐受能力。 選擇MOA持續(xù)運行電壓U時

8、應(yīng)滿足： 3-10kV系統(tǒng)：Uc1.1Um; 35-66kV系統(tǒng)：UcUm 式中:Um-系統(tǒng)最高運行線電壓，為系統(tǒng)標(biāo)稱電壓的1.15倍。三 避雷器重要參數(shù)說明電壓等級中性點有效接地系統(tǒng)中性點非有效接地系統(tǒng)10s以上切除故障10s及以內(nèi)切除故障320kV/Uc1.1 UmUcUm / 3566kV/UcUm110kV及以上UcUm / /5.工頻耐受伏秒特性 考核氧化鋅避雷器對工頻過電壓的耐受能力。對中性點非直接接地系統(tǒng)，氧化鋅避雷器在下列時間內(nèi)耐受相應(yīng)的工頻過電壓倍數(shù)： 1.2Um 1000s 1.3Um 100s 1.4Um 1s三 避雷器重要參數(shù)說明4.壓比 氧化鋅避雷器通過波形為8/20

9、us的額定沖擊放電電流時的殘壓與起始動作電壓(參考電壓)之比。壓比越小，說明通過沖擊大電流時的殘壓越低，氧化鋅避雷器的保護性能越好。三 避雷器重要參數(shù)說明6.最大殘壓 在避雷器所允許最大陡波沖擊電流、雷電沖擊電流及操作沖擊電流下避雷器兩端電壓，它是表征避雷器保護水平的重要參數(shù)。7.荷電率 它是指長期施加在MOA上的持續(xù)工作電壓峰值與其工頻參考電壓的比值。它是影響MOA的老化性能和保護水平的一項重要參數(shù)。 四 避雷器試驗項目絕緣電阻測量測量1.對被試避雷器充分放電。2.避雷器為兩節(jié)時的試驗方法： 當(dāng)拆除一次連接線時，可以分別對上、下兩節(jié)避雷器進行試驗，接線如下圖中圖a和圖b。 當(dāng)不拆開一次連線時

10、（避雷器頂部接地），試驗接線見下圖中圖c和圖d。避雷器為三節(jié)及以上時，在試驗時一般不用拆開一次引線，試驗時把避雷器頂部接地，試驗接線可參照下圖執(zhí)行：a 測量上節(jié) b 測量下節(jié) c 測量上節(jié) d 測量下節(jié) e 測量底座四 避雷器試驗項目3.測量底座的絕緣電阻時，斷開避雷器底座與計數(shù)器連接點，試驗接線見上圖中圖e。4.用接地線對避雷器的兩極充分放電。 注意事項:1、測量絕緣電阻前后，應(yīng)將設(shè)備對地放電數(shù)次并短路接地；2、用2500V以上兆歐表；3、測量時應(yīng)記錄空氣相對濕度、環(huán)境溫度；4、不拆線測量下節(jié)避雷器時底座的絕緣電阻不能太低；5、拆開斷開避雷器底座與計數(shù)器連接線時，拆前必須做好記錄，恢復(fù)接線后

11、必須認(rèn)真檢查核對。四 避雷器試驗項目試驗要求：避雷器本體：35kV以上，絕緣電阻不低于2500M；35kV以下，絕緣電阻不低于1000M；底座絕緣電阻：不低于100M；與歷次試驗結(jié)果和同類設(shè)備的試驗結(jié)果相比無顯著差別。四 避雷器試驗項目四 避雷器試驗項目1.直流1mA下的電壓U1mA 為無間隙金屬氧化物避雷器通過1mA 直流電流時，被試品兩端的電壓值。2.0.75U1mA電壓下的漏電流 為試品兩端施加75%的U1mA電壓，測量流過避雷器的直流漏電流。 U1mA和0.75U1mA下漏電流是判斷無間隙金屬氧化物避雷器質(zhì)量狀況的兩個重要參數(shù)，運行一定時期后，U1mA和0.75U1mA下漏電流的變化能

12、直接反映避雷器的老化、變質(zhì)程度。 特別是對采用大面積金屬氧化物電阻片組裝的避雷器和多柱金屬氧化物電阻片并聯(lián)的避雷器，用此方法容易判斷它們的質(zhì)量缺陷。測量0.75U1mA下漏電流時的U1mA電壓值應(yīng)選用U1mA初始值或制造廠給定的U1mA值。四 避雷器試驗項目第一節(jié)測量接線 在線測量500kV避雷器直流1mA電壓UlmA及0.75UlmA下漏電流的原理與接線方式：四 避雷器試驗項目第二節(jié)測量接線四 避雷器試驗項目第三節(jié)測量接線 避雷器直流1mA電壓的數(shù)值不應(yīng)該低于GB 11032中的規(guī)定數(shù)值，35kV及以下：U1mA實測值與初始值或制造廠規(guī)定值比較變化不應(yīng)超過5；35kV以上220kV以下不應(yīng)超

13、過10%；220kV及以上不應(yīng)超過20%。 500kV避雷器運行電流不超過2mA;110kV-220kV避雷器，運行電流不超過0.5-0.6mA；10kV-35kV避雷器，運行電流不超過0.3-0.5mA。 與歷次試驗結(jié)果和同類設(shè)備的試驗結(jié)果相比無顯著差別。如試驗數(shù)據(jù)雖未超過標(biāo)準(zhǔn)要求，但是與初始數(shù)據(jù)出現(xiàn)比較明顯變化時應(yīng)加強分析，并且在確認(rèn)數(shù)據(jù)無誤的情況下加強監(jiān)視，如增加帶電測試的次數(shù)等。試驗要求四 避雷器試驗項目高壓引線應(yīng)采用專用的屏蔽線，不能用設(shè)備的一次引線代替（或部分代替）高壓引線；不拆線的試驗方法只適用于兩節(jié)避雷器的特性基本相近的情況，如果特性相差太大，就會使特性電壓偏低的那一節(jié)避雷器電

14、流過大，造成直流發(fā)生器過載；直流發(fā)生器的倍壓筒應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離被試品，高壓引線應(yīng)盡量縮短，必要時用絕緣物支持牢固且高壓引線與被試品的夾角盡可能接近90度；變更結(jié)線或試驗結(jié)束時，應(yīng)首先斷開試驗電源，將設(shè)備對地放電數(shù)次并短路接地；試驗時應(yīng)注意電流表A1的讀數(shù)不能超過直流發(fā)生器的額定輸出電流。四 避雷器試驗項目試驗關(guān)鍵點MOA的基本電流參數(shù)及物理特性 對交流運行電壓下MOA的泄漏電流而言，全電流是重要基本參數(shù)之一，是主要測量對象。 全電流由容性和阻性電流組成，MOA無故障時其值僅為0.22mA。正常情況下流過MOA閥片的主要是容性電流，阻性電流相對較小，僅占全電流約1O%左右。 雖然容性電流被認(rèn)為是線性

15、變化，但由于MOA閥片的非線性，導(dǎo)致阻性電流為一非正弦波，故全電流波也為非正弦波。當(dāng)流過MOA總體的電流I為已知時其壓降U為：五 數(shù)據(jù)分析及注意事項 由于3次以上奇次諧波電流的值很小，一般認(rèn)為阻性電流峰值由基波和3次諧波電流組成，它能綜合反映MOA的受潮、元件損壞、表面污穢和閥片老化。 阻性電流峰值和全電流波雖同為非正弦波，但由于全電流中的容性電流在相位上超前阻性電流90。故兩者波形有較大差別。 阻性電流基波是個正弦分量，主要反映MOA有功分量的變化。與阻性電流峰值一樣，阻性電流基波也能反映MOA的受潮、元件損壞、表面污穢和閥片老化情況，不同的是它是從功率損耗的角度來反映的。五 數(shù)據(jù)分析及注意

16、事項全電流 全電流是個非正弦量，應(yīng)以峰值來表示。 全電流峰值由容性和阻性電流組成，阻性電流所占成分很小，因此全電流對阻性電流的變化反映不靈敏，就是有反應(yīng)也容易被測量的分散性所掩蓋，導(dǎo)致無法正確判別。 測量全電流能夠發(fā)現(xiàn)已發(fā)生顯著劣化的MOA，但對其早期的老化或受潮反應(yīng)不靈敏，其價值主要體現(xiàn)在MOA有較大故障或老化較嚴(yán)重時，故它只是一個不可缺少的參考量。五 數(shù)據(jù)分析及注意事項阻性電流峰值 由包括基波在內(nèi)的各奇次諧波疊加而成。 在系統(tǒng)持續(xù)運行電壓下，正常的阻性電流峰值約1OO200pA，MOA受潮和閥片老化后阻性電流峰值的變化很容易達到這個數(shù)量級，故阻性電流峰值綜合反映MOA性能的變化比較靈敏，很

17、多情況下都以其數(shù)值的大小來判別MOA性能的優(yōu)劣。五 數(shù)據(jù)分析及注意事項 嚴(yán)格遵守避雷器電導(dǎo)電流測試周期，雷雨季節(jié)前后各測量一次。1.雷雨季節(jié)前，還應(yīng)對避雷器進行紅外熱像普測。2.嚴(yán)格避雷器的交接試驗，500kV氧化鋅避雷器必須測量持續(xù)運行電壓下的泄漏電流，不超過2mA。 對金屬氧化物避雷器，必須堅持在運行中按規(guī)程要求進行帶電試驗。 當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常情況時，應(yīng)及時查明原因。 35kV及以上電壓等級金屬氧化物避雷器可用帶電測試替代定期停電試驗，但對500kV金屬氧化物避雷器應(yīng)35年進行一次停電試驗。五 數(shù)據(jù)分析及注意事項 1.避雷器內(nèi)部受潮時，阻性電流的基波分量顯著增加，高次諧波分量增加相對較小，且阻性電流分量會長期增加。 2.避雷器正常運行時，內(nèi)部電阻片與外部瓷套之間的徑向電位差很小，但是當(dāng)避雷器受到污穢或霧氣的作用時，外部瓷套上的電位分布就會發(fā)生變化，使整個避雷器