高速鐵路高壓供電設(shè)備及其絕緣測(cè)試-避雷器的絕緣結(jié)構(gòu)

避雷器結(jié)構(gòu)避雷器結(jié)構(gòu)避雷器的作用是限制過(guò)電壓以保護(hù)電氣設(shè)備。其主要類型有保護(hù)間隙（也叫放電間隙）、閥型避雷器（型號(hào)以F開頭）和氧化鋅避雷器（型號(hào)以Y開頭）。保護(hù)間隙主要用于限制大氣過(guò)電壓，一般用于配電系統(tǒng)、線路和變電所進(jìn)線段保護(hù)和變壓器中性點(diǎn)過(guò)電壓保護(hù)。閥型避雷器與氧化鋅避雷器用于變電所和發(fā)電廠的保護(hù)，在220KV及以下系統(tǒng)主要用于限制大氣過(guò)電壓，在超高壓系統(tǒng)中還被用來(lái)限制操作過(guò)電壓。保護(hù)間隙閥型避雷器氧化鋅避雷器避雷器結(jié)構(gòu)保護(hù)間隙保護(hù)間隙，一般由兩個(gè)相距一定距離的、敞露于大氣的電極構(gòu)成，將它與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)，如圖所示，適當(dāng)調(diào)整電極間的距離（間隙），使其擊穿放電電壓低于被保護(hù)設(shè)備絕緣的沖擊放電電壓，并留一定的安全裕度，設(shè)備就可得到可靠的保護(hù)。保護(hù)間隙工作狀態(tài)圖避雷器結(jié)構(gòu)保護(hù)間隙當(dāng)雷電波入侵時(shí)，主間隙先擊穿，形成電弧接地。過(guò)電壓消失后，主間隙中仍有正常工作電壓作用下的工頻電弧電流（稱為工頻續(xù)流）。對(duì)中性點(diǎn)接地系統(tǒng)而言，這種間隙的工頻續(xù)流就是間隙處的接地短路電流。避雷器結(jié)構(gòu)

閥型避雷器由裝在密封瓷套中的間隙（又稱火花間隙）和非線性電阻（又稱閥片）串聯(lián)構(gòu)成。閥片的電阻值與流過(guò)的電流有關(guān)，具有非線性特性，電流愈大電阻愈小，其伏安特性曲線如圖（a）所示。閥片電阻的伏安特性曲線閥型避雷器避雷器結(jié)構(gòu)閥型避雷器閥型避雷器分普通型和磁吹型兩類。閥型避雷器閥型避雷器避雷器結(jié)構(gòu)閥型避雷器普通型避雷器的火花間隙由許多如圖所示的單個(gè)間隙串聯(lián)而成。單個(gè)間隙的電極由黃銅板沖壓而成，兩電極間用云母墊圈隔開形成間隙，間隙距離為0.5～1.0mm，這種間隙的伏秒特性（指一定沖擊電壓波形下，其電壓幅值與擊穿時(shí)間的關(guān)系）曲線很平坦且分散性較小、性能較好。單個(gè)火花間隙避雷器結(jié)構(gòu)閥型避雷器單個(gè)間隙的工頻放電電壓約為2.7～3.0kV。避雷器動(dòng)作后，工頻續(xù)流電弧被許多單個(gè)間隙分割成許多段短弧，使其熄滅。減小工頻續(xù)流有利于間隙電弧的熄滅，因此在工頻電壓下，希望閥片有較大的電阻，由于閥片電阻是非線性的，因而在很大的雷電壓通過(guò)時(shí)電阻值很小、殘壓不高（不會(huì)危及設(shè)備絕緣）。當(dāng)雷電流過(guò)去之后，在工頻電壓作用下，電阻值變得很大，因而大大地限制了工頻續(xù)流，以利于火花間隙滅弧。利用閥片電阻的非線性特性，解決了既要降低殘壓又要限制工頻續(xù)流的矛盾，并且不致產(chǎn)生危險(xiǎn)的截波。避雷器結(jié)構(gòu)閥型避雷器磁吹型避雷器工作原理磁吹型避雷器的火花間隙也由許多單個(gè)間隙串聯(lián)而成，但每個(gè)間隙的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，利用磁場(chǎng)使每個(gè)間隙中的電弧產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)（如旋轉(zhuǎn)或拉長(zhǎng)）來(lái)加強(qiáng)去游離，以提高間隙的滅弧能力。磁場(chǎng)是由與間隙串聯(lián)的線圈所產(chǎn)生，其原理接線如右圖。磁吹線圈兩端設(shè)置的輔助間隙的作用，是為了消除磁吹線圈在沖擊電流通過(guò)時(shí)產(chǎn)生過(guò)大的壓降而使保護(hù)性能變壞。主間隙輔助間隙磁吹線圈磁吹線圈輔助間隙電阻閥避雷器結(jié)構(gòu)閥型避雷器在沖擊電壓作用下，主間隙被擊穿，放電電流通過(guò)磁吹線圈，其上的壓降使輔助間隙擊穿，放電電流便經(jīng)過(guò)輔助間隙、主間隙和電阻閥片而流入大地，使避雷器的壓降不致增大。當(dāng)工頻續(xù)流通過(guò)時(shí)，磁吹線圈上的壓降減小，迫使輔助間隙中的電弧熄滅，工頻續(xù)流也就很快轉(zhuǎn)入磁吹線圈，產(chǎn)生磁場(chǎng)起吹弧作用。避雷器結(jié)構(gòu)氧化鋅避雷器氧化鋅避雷器，實(shí)際上是一種閥型避雷器，如圖所示。其閥片以氧化鋅（ZnO）為主要材料，加入少量金屬氧化物，在高溫下燒結(jié)而成。防爆膜接線端子瓷套ZnO閥片壓力釋放口接地端子底座避雷器結(jié)構(gòu)SiC避雷器、ZnO避雷器及理想避雷器的伏安特性氧化鋅避雷器氧化鋅閥片具有很好的伏安特性，其非線形系數(shù)a=0.02～0.05。圖中表示出SiC避雷器、ZnO避雷器及理想避雷器的伏安特性，以做比較。避雷器結(jié)構(gòu)氧化鋅避雷器ZnO避雷器與SiC避雷器相比較，由于ZnO避雷器采用了非線性優(yōu)良的ZnO閥片，使其具有以下優(yōu)點(diǎn)：無(wú)間隙、無(wú)續(xù)流。在工作電壓下，ZnO閥片呈現(xiàn)極大的電阻，續(xù)流近似為零，相當(dāng)于絕緣體，因而工作電壓長(zhǎng)期作用也不會(huì)使閥片燒壞，所以一般不用串聯(lián)間隙來(lái)隔離工作電壓。1通流容量大。由于續(xù)流能量極少，僅吸收沖擊電流能量，故ZnO避雷器的通流容量較大，更有利于用來(lái)限制作用時(shí)間較長(zhǎng)（與大氣過(guò)電壓相比）的內(nèi)部過(guò)電壓。2避雷器結(jié)構(gòu)氧化鋅避雷器可使電氣設(shè)備所受過(guò)電壓降低。在相同雷電流和相同殘壓下，SiC避雷器只有在串聯(lián)間隙擊穿放電后才泄放電流，而ZnO避雷器（無(wú)串聯(lián)間隙）在波頭上升過(guò)程中就有電流流過(guò)，這就可降低作用在設(shè)備上的過(guò)電壓。3在絕緣配合方面可以做到陡波、雷電波和操作波的保護(hù)裕度接近一致。4ZnO避雷器體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)方便。5避雷器絕緣電阻測(cè)量避雷器絕緣電阻測(cè)量避雷器絕緣電阻測(cè)量可以初步了解其內(nèi)部是否受潮，還可以檢查內(nèi)部熔斷件是否斷掉，瓷套裂紋，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷。是避雷器預(yù)防性試驗(yàn)的一個(gè)重要試驗(yàn)項(xiàng)目。避雷器絕緣電阻測(cè)量試驗(yàn)準(zhǔn)備數(shù)字絕緣電阻表檢查個(gè)人安全措施，工器具。設(shè)置圍欄用放電棒接地避雷器絕緣電阻測(cè)量試驗(yàn)步驟打開儀器電源測(cè)量開始記錄現(xiàn)場(chǎng)及本體溫度，記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)，形成試驗(yàn)報(bào)告。關(guān)閉儀器電源結(jié)束測(cè)量避雷器絕緣電阻測(cè)量注意事項(xiàng)1、為保證人生和設(shè)備安全，在進(jìn)行絕緣電阻和泄露電流試驗(yàn)后，對(duì)設(shè)備進(jìn)行充分放電2、試驗(yàn)裝置應(yīng)可靠接地，高壓引線應(yīng)盡量縮短，必要時(shí)用絕緣物支持牢固。3、試驗(yàn)需加高壓時(shí)，需檢查試驗(yàn)儀表正常，接線正確，并通知有關(guān)人員撤離到安全區(qū)，經(jīng)負(fù)責(zé)人允許方可加壓。4、進(jìn)行絕緣試驗(yàn)時(shí)，被試物品不能低于5攝氏度，在良好天氣情況下進(jìn)行，環(huán)境相對(duì)濕度低于80%。避雷器絕緣電阻測(cè)量“功崇惟志，業(yè)廣惟勤”試驗(yàn)人員每次接線前要充分放電，測(cè)試線懸空，試驗(yàn)后要將試品的接線恢復(fù)。最終試驗(yàn)結(jié)果與出廠值和歷年測(cè)量值比較應(yīng)無(wú)明顯變化，如出現(xiàn)明顯增大或減小，需進(jìn)一步查明原因，以保證金屬氧化物避雷器的安全運(yùn)行。避雷器泄漏電流測(cè)量避雷器泄漏電流測(cè)量金屬氧化物避雷器直流1mA電壓U1mA及0.75U1mA電壓下的泄露電流測(cè)量，目的是檢查其非線特性及絕緣性能。U1mA為試品通過(guò)1mA直流時(shí)，被試避雷器兩端的電壓值。測(cè)量金屬氧化物避雷器的U1mA，主要是檢查閥片是否受潮、老化，確定其動(dòng)作性能是否符合要求。避雷器泄漏電流測(cè)量試驗(yàn)準(zhǔn)備檢查直流高壓發(fā)生器、微安表檢查個(gè)人安全措施設(shè)置圍欄用放電棒接地避雷器泄漏電流測(cè)量試驗(yàn)步驟試驗(yàn)接線啟動(dòng)直流發(fā)生器記錄直流高壓值測(cè)量結(jié)束，將電壓降為零，切斷電源，用放電棒對(duì)試品放電。避雷器泄漏電流測(cè)量注意事項(xiàng)1、不低于GB11032-2000規(guī)定值；U1mA實(shí)測(cè)值與初始值相比，變化不應(yīng)大于±5%；0.75U下的泄漏電流不應(yīng)大于50μA2、由于無(wú)間隙金屬氧化物避雷器優(yōu)異的非線性特性，在直流泄漏電流超過(guò)200μA時(shí)，此時(shí)電壓升高一點(diǎn)，電流將會(huì)急劇增大，所以此時(shí)應(yīng)該放慢升壓速度，在電流達(dá)到1mA時(shí)，讀取電壓值；3、由于無(wú)間隙金屬氧化物避雷器表面的泄漏原因，在試驗(yàn)時(shí)應(yīng)盡可能的將避雷器瓷套表面擦拭干凈。如果仍然試驗(yàn)直流1mA電壓不合格，應(yīng)在避雷器瓷套表面裝一個(gè)屏蔽環(huán)，讓表面泄漏電流不通過(guò)測(cè)量?jī)x器，而直接流入地中；避雷器泄漏電流測(cè)量4、直流1mA電壓試驗(yàn)值與產(chǎn)品出廠值相比較，變化不應(yīng)該大于±5%；5、泄漏電流應(yīng)該在高壓側(cè)讀表，而且測(cè)量電流的導(dǎo)線必須使用屏蔽線；6、測(cè)量時(shí)應(yīng)記錄環(huán)境溫度，閥片的溫度系數(shù)一般為0.05～0.17%，即溫度升高10度，直流1mA電壓約降低1%，所以如果在必要的時(shí)候應(yīng)該進(jìn)行換算。以免出現(xiàn)誤判斷。7、試驗(yàn)時(shí)需記錄環(huán)境溫度和相對(duì)濕度以及試驗(yàn)施加的電壓，并且應(yīng)