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避雷器的分類及各類避雷器的優點、特點

三新電力 - 技術部    2016-04-22    瀏覽:    二維碼

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摘要:避雷器是保證電力系統安全運行的重要保護設備之一。主要用于限制由線路傳來的雷電過電壓或由操作引起的內部過電壓。 避雷器分為很多種,主要類型有管型避雷器、閥型避雷器和氧化鋅避雷器等。每種類型避雷器的主要工作原理是不同的,但是...

避雷器是保證電力系統安全運行的重要保護設備之一。主要用于限制由線路傳來的雷電過電壓或由操作引起的內部過電壓。

避雷器分為很多種,主要類型有管型避雷器、閥型避雷器和氧化鋅避雷器等。每種類型避雷器的主要工作原理是不同的,但是它們的工作實質是相同的,都是為了保護通信線纜和通信設備不受損害。

避雷器

管型避雷器

管型避雷器由內外間隙串聯組成。產生氣管是由纖維管、豎料管或硬橡膠制成,管內有棒形與環形電極組成的內間隙。制造產氣管的材料不能長期耐受電壓的作用,在正常運行情況下,必須通過外間隙與線路隔離。當有大于被保護設備的過電壓襲擊時,外間隙首先擊穿,然后內間隙立即放電,把雷電流引入大地。產氣管在電弧作用下產生大量氣體,從環形電極的開口孔噴出。電弧就能在工頻續流第一次過0時被熄滅。

產氣管使用壽命有限,每次動作后要消耗一部分管壁材料,產氣量一次比一次少,滅弧能力下降,后不能保證可靠滅弧。產氣管要根據系統電壓等級和安裝點的短路電流值選擇。例如銘牌上標著10/0.5~0.7字樣管型避雷器就是10kV電壓等級,安裝點的短路電流不得小于0.5kA,也不得大于7kA。上限電流由滅弧管的管徑及其機械強度決定,下限電流由滅弧管的內徑與產氣量來決定。因為濾過它的續流大小,產生氣量不夠,不能滅;續流太大,產氣量過多·管內壓力太高使管型避雷器爆炸。由于電網運行方式經常變化,流過它的工頻續流值變化范圍大,造成不能滅弧事故,不是避雷器爆炸就是電網短路,管型避雷器很少采用。

管型避雷器實際是一種具有較高熄弧能力的保護間隙,它由兩個串聯間隙組成,一個間隙在大氣中,稱為外間隙,它的任務就是隔離工作電壓,避免產氣管被流經管子的工頻泄露電流所燒壞;另一個裝設在氣管內,稱為內間隙或者滅弧間隙,管型避雷器的滅弧能力與工頻續流的大小有關。這是一種保護間隙型避雷器,大多用在供電線路上作避雷保護。

閥型避雷器

閥型避雷器由火花間隙及閥片電阻組成,閥片電阻的制作材料是特種碳化硅。利用碳化硅制作的發片電阻可以有效地防止雷電和高電壓,對設備進行保護。當有雷電高電壓時,火花間隙被擊穿,閥片電阻的電阻值下降,將雷電流引入大地,這就保護了線纜或電氣設備免受雷電流的危害。在正常的情況下,火花間隙是不會被擊穿的,閥片電阻的電阻值較高,不會影響通信線路的正常通信。

閥型避雷器的主要部件是間隙和閥片(非線性電阻盤)。閥片是為了限制雷電流之后的工頻續流而協助間隙滅弧的。一般閥型避雷器中耳釘續流為50A(峰值);這樣小的電流就能在續流第一次過0時可靠地將續流切斷。非線性電阻在電壓高時電阻很小,能把很大的雷電流引入地下,保護電氣設備。當雷電過后,他又能呈現很高的電阻,限制工頻續流的數值,從而有利間隙的滅弧。

閥片非線性電阻的特性的表示式為:

U=CIa

式中 U——閥片上的壓降,V;

I——流過閥片的電流,kA;

C——常數,與閥片高度、面積等相關;

a——非線性系數,a越小,非線性越好,一般a=0.2左右。

因為殘壓UZY=ILL(雷電流)R;滅弧電壓UBY=IBL(續流)R,所以

UZY÷UBY=CIaLL÷CIaBL=(ILL÷IBL2

這個比值叫做閥型避雷器的保護比,它是設計時的一個重要參數,保護比越小,保護性能越好。

間隙的特點:它是將好多個電場較均勻的小間隙串聯起來使用,多個間隙串聯比單個相等距離的長間隙的滅弧性能好得多,當續流第一次通過0時,每個間隙可立即恢復的擊穿電壓約 700V(起始恢復強度),所以增加間隙數量對滅弧是非常有利的;由于每個小間隙的距離很小(約1mm左右),所以電場較均勻,放電的分散性也小。間隙數太多,浪費材料,極間距離太小,易造成間隙短路。

多個間隙串聯使用,存在每個間隙的電壓分布不均勻,有電壓的高低問題,這是極片對地電容和高壓端蓋雜散電容的影響造成的。電壓分布不均勻對滅弧不利(分得電壓較高的間隙就會重新擊穿,其他間隙要分擔擊穿前間隙原來分擔的電壓,可能引起整個閥型避雷器的重燃,無法滅。,還會使工頻放電電壓降低(工頻放電電壓低,使避雷器可能在電網正常操作時動作,如淋雨時FS型避雷器的工頻放電電壓下降很厲害)因此,避雷器采用均壓電阻,使電壓分布均勻,能使均壓效果提高。   

氧化鋅避雷器

氧化鋅避雷器是一種保護性能優越、質量輕、耐污穢、性能穩定的避雷設備。它主要利用氧化鋅良好的非線性伏安特性,使在正常工作電壓時流過避雷器的電流極。ㄎ不蚝涟布墸;當過電壓作用時,電阻急劇下降,泄放過電壓的能量,達到保護的效果。這種避雷器和傳統避雷器的差異是它沒有放電間隙,利用氧化鋅的非線性特性起到泄流和開斷的作用。

近年來,110kV及以上電壓等級的氧化物避雷器被采用,由于它有許多優點,特別是重量輕,在電力系統得到廣泛的采用,有取代閥型避雷器的趨勢。近年來,110kV及以上電壓等級的無間隙氧化鋅避雷器投入電網運行的數量逐年增多。就運行情況而言,絕大多數運行良好,但運行中發生爆炸事故也有發生。對爆炸事故進行分析,無論是國產還是外國產品,都是避雷器本身質量問題,其中有的是閥片性能不佳及參數設計不合理,有的內部絕緣材質不良,避雷器裝配時的工藝不良造成密封缺陷,在運行中受潮。

以上介紹了幾種避雷器,每種避雷器各自有各自的優點和特點,需要針對不同的環境進行使用,才能起到良好的避雷效果。

在預規中根據試驗項目的內容,分為閥式避雷器和金屬氧化鋅避雷器兩類。
 

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