氧化鋅避雷器器械介紹

具有良好保護性能的避雷器。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小（微安或毫安級）；當(dāng)過電壓作用時，電阻急劇下降，泄放過電壓的能量，達(dá)到保護的效果。

這種避雷器和傳統(tǒng)的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。

氧化鋅避雷器是七十年代發(fā)展起來的一種新型避雷器，它主要由氧化鋅壓敏電阻構(gòu)成。每一塊壓敏電阻從制成時就有它的一定開關(guān)電壓（叫壓敏電壓），在正常的工作電壓下（即小于壓敏電壓）壓敏電阻值很大，相當(dāng)于絕緣狀態(tài)，但在沖擊電壓作用下（大于壓敏電壓），壓敏電阻呈低值被擊穿，相當(dāng)于短路狀態(tài)。然而壓敏電阻被擊后，是可以恢復(fù)絕緣狀態(tài)的；當(dāng)高于壓敏電壓的電壓撤銷后，它又恢復(fù)了高阻狀態(tài)。因此，如在電力線上安裝氧化鋅避雷器后，當(dāng)雷擊時，雷電波的高電壓使壓敏電阻擊穿，雷電流通過壓敏電阻流入大地，可以將電源線上的電壓控制在安全范圍內(nèi)，從而保護了電氣設(shè)備的安全。

1.按電壓等級分

氧化鋅避雷器按額定電壓值來分類，可分為三類；

高壓類；其指66KV以上等級的氧化鋅避雷器系列產(chǎn)品，大致可劃分為1000kV、750kV、500kV、330kV、220kV、110kV、66kV七個等級。

中壓類；其指3kV～66kV（不包括66kV系列的產(chǎn)品）范圍內(nèi)的氧化鋅避雷器系列產(chǎn)品，大致可劃分為3kV、6kV、10kV、35KV四個電壓等級。

低壓類；其指3KV以下（不包括3kV系列的產(chǎn)品）的氧化鋅避雷器系列產(chǎn)品，大致可劃分為1kV、0.5kV、0.38kV、0.22kV四個電壓等級。

2.按標(biāo)稱放電電流分

氧化鋅避雷器按標(biāo)稱放電電流可劃分為20、10、5、2.5、1.5kA五類。

3.按用途分

氧化鋅避雷器按用途可劃分為系統(tǒng)用線路型、系統(tǒng)用電站型、系統(tǒng)用配電型、并聯(lián)補償電容器組保護型、電氣化鐵道型、電動機及電動機中性點型、變壓器中性點型七類。

4.按結(jié)構(gòu)分

氧化鋅避雷器按結(jié)構(gòu)可劃分為兩大類；

瓷外套；瓷外套氧化鋅避雷器按耐污穢性能分為四個等級，Ⅰ級為普通型、Ⅱ級為用于中等污穢地區(qū)（爬電比距20mm/KV）、Ⅲ級為用于重污穢地區(qū)（爬電比距25mm/kV）、Ⅳ級為用于特重污穢地區(qū)（爬電比距31mm/kV）。

復(fù)合外套；復(fù)合外套氧化鋅避雷器是用復(fù)合硅橡膠材料做外套，并選用高性能的氧化鋅電阻片，內(nèi)部采用特殊結(jié)構(gòu)，用先進(jìn)工藝方法裝配而成，具有硅橡膠材料和氧化鋅電阻片的雙重優(yōu)點。該系列產(chǎn)品除具有瓷外套氧化鋅避雷器的一切優(yōu)點外，另具有絕緣性能、高的耐污穢性能、良好的防爆性能以及體積小、重量輕、平時不需維護、不易破損、密封可靠、耐老化性能優(yōu)良等優(yōu)點。

5.按結(jié)構(gòu)性能分

氧化鋅避雷器按結(jié)構(gòu)性能可分為；無間隙（W）、帶串聯(lián)間隙（C）、帶并聯(lián)間隙（B）三類。

氧化鋅避雷器均裝設(shè)了在線泄漏電流表，以此來監(jiān)視避雷器的運行狀況。在線泄漏電流表反映的 是通過瓷套外絕緣和避雷器閥片的電流和通過避雷器閥片的電流。

（1）避雷器的在線泄漏電流表讀數(shù)異常增大

避雷器內(nèi)部受潮主要是密封不良引起的。潮氣的來源有：

①在避雷器生產(chǎn)過程中，安裝環(huán)境濕度超標(biāo)；

②閥片及內(nèi)部零部件烘干不徹底，有部分潮氣滯留；

③裝配時將密封圈漏放、放偏。或在密封圈與瓷套密封封面之間夾有雜物。

④運行一段時期后密封部件損壞造成進(jìn)潮。

（2）避雷器的在線泄漏電流表讀數(shù)降低甚至為零。

編輯本段主要作用

每種避雷器各自有各自的優(yōu)點和特點，需要針對不同的環(huán)境進(jìn)行使用，才能起到良好的絕緣效果。避雷器在額定電壓下，相當(dāng)于絕緣體，不會有任何的動作產(chǎn)生。當(dāng)出現(xiàn)危機或者高電壓的情況下，避雷器就會產(chǎn)生作用，將電流導(dǎo)入大地，有效的保護電力設(shè)備。

1、以往只考慮操作過電壓和雷電過電壓水平的避雷器選型及弊端

國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，系統(tǒng)供電端電壓應(yīng)略高于系統(tǒng)的標(biāo)稱電壓(或額定電壓)Un的K倍，即K=Um/Un(Um是系統(tǒng)最高電壓)。電氣設(shè)備的絕緣應(yīng)能在Un下長期運行。220kV及以下系統(tǒng)的K為1.15，330kV及以上系統(tǒng)的K=1.1。避雷器設(shè)計的初期也遵守上述原則。

氧化鋅避雷器之前是SiC避雷器。10kV及以下SiC避雷器的滅弧電壓設(shè)計是定在系統(tǒng)最高運行電壓的1.1倍;35kVSiC避雷器的滅弧電壓等于系統(tǒng)最高電壓;110kV及以上SiC避雷器的滅弧電壓為系統(tǒng)最高電壓的80%。對應(yīng)以上的倍數(shù)分別有110%避雷器、100%避雷器和80%避雷器。

我國使用氧化鋅避雷器初期，其額定電壓是以SiC避雷器的滅弧電壓為參考作設(shè)計的。早期的6kV、10kV和35kV避雷器均遵守上述原則，如：Y5WR-7.6/26、Y5WR-12.7/45、Y5WR-41/130。而最大長期工頻工作電壓為系統(tǒng)最高相電壓，如Y5WR-12.7/45為：

2、保證在單相接地過電壓下運行且電力系統(tǒng)安全情況下的避雷器選型及必要性

從安全運行角度，避雷器的額定電壓的選擇還應(yīng)遵守如下原則：

①氧化鋅避雷器的額定電壓，應(yīng)該使它高于其在安裝處可能出現(xiàn)的工頻暫態(tài)電壓。在110kV及以上的中性點接地系統(tǒng)中是可以按上述方法選擇的。

②在110kV及以下的中性點非直接接地系統(tǒng)中，電力部門規(guī)程規(guī)定在單相接地情況下允許運行2h，有時甚至在斷續(xù)地產(chǎn)生弧光接地過電壓情況下運行2h以上才能發(fā)現(xiàn)故障，這類系統(tǒng)的運行特點對氧化鋅避雷器在額定電壓下安全運行10s構(gòu)成嚴(yán)重威脅。且氧化鋅避雷器與SiC避雷器結(jié)構(gòu)、設(shè)計不同(后者是有間隙滅弧，前者沒有間隙或者只有隔流間隙)，使得實踐中氧化鋅避雷器出現(xiàn)熱崩潰甚至嚴(yán)重的爆炸事故。面對這種情況，許多供電局、電力設(shè)計院根據(jù)各地的電網(wǎng)條件提出了許多類型的額定電壓值(如14.4kV，14.7kV等)。而在多次國標(biāo)討論稿中動作負(fù)載試驗中耐受10s的額定電壓規(guī)定提高至1.2～1.3倍，使氧化鋅避雷器對中性點非直接接地系統(tǒng)工況的適應(yīng)能力有所提高。

而由于氧化鋅避雷器的額定電壓選擇過低，使避雷器在單相接地過電壓甚至許多暫態(tài)過電壓下工作出現(xiàn)安全事故。電力部安全監(jiān)察及生產(chǎn)協(xié)調(diào)司早在1993年10月30日第十七期安全情況通報上就對避雷器提出修改意見。文中要求對新裝設(shè)的3～66kV電壓等級無間隙氧化鋅避雷器持續(xù)運行電壓(UC)和額定電壓(Ur)按表1所列值選擇，而同時保護性能不能降低。

(括號內(nèi)數(shù)據(jù)適用于發(fā)電機和變壓器中性點氧化鋅避雷器，Um為系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)電壓的1.05-1.10倍)

而在通報發(fā)布與新標(biāo)準(zhǔn)修訂的過渡階段，對中性點非接地系統(tǒng)的氧化鋅避雷器額定電壓、持續(xù)運行電壓的選擇提出了如下設(shè)計規(guī)則：

額定電壓在參考SiC避雷器滅弧電壓設(shè)計基礎(chǔ)上乘以1.2-1.3倍，持續(xù)運行電壓為系統(tǒng)運行最高線電壓。這樣各種電壓等級電容器用避雷器的額定電壓數(shù)據(jù)如下：

6kV額定電壓(型號為Y5WR-10/27)：

上述基本數(shù)據(jù)由于沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，避雷器廠家及使用單位在設(shè)計制造中會有出入。

3、貫徹2000年版新標(biāo)準(zhǔn)，安全、合理地對避雷器進(jìn)行選型的現(xiàn)實性

在我國2000年新標(biāo)準(zhǔn)中(GB11032-2000)，額定電壓的選擇上述1.2-1.3倍原則得到了認(rèn)可，但持續(xù)運行電壓的選擇則出現(xiàn)了新規(guī)定：從反映避雷器使用壽命的參數(shù)1.5Un//U1mA作為參考值選擇(設(shè)計)避雷器持續(xù)運行電壓。以國內(nèi)避雷器的設(shè)計、制造水平，一般?值為80%，故持續(xù)運行電壓選擇為額定電壓的0.8倍。這一點我們從伏安曲線的小電流區(qū)上看，是有根據(jù)的。

這樣，在實踐中根據(jù)具體條件進(jìn)行模擬計算或按經(jīng)驗慣例對避雷器進(jìn)行選型時，應(yīng)考慮單相接地運行1h的過電壓水平。但用戶中的技術(shù)協(xié)議甚至電力設(shè)計院圖紙中出現(xiàn)了許多與上述值有細(xì)微差別的額定電壓值，我認(rèn)為是不必要的(如10kV中出現(xiàn)16.5kV、16.7kV等)。理由是實際設(shè)計避雷器過程中，額定電壓值在伏-安曲線中是在小電流區(qū)里面，均小于U1mAAC值，追求細(xì)微之差在實際避雷器設(shè)計中得不到實現(xiàn);另外從下面論述可知，按照新國標(biāo)要求選擇才能在許可過電壓下安全使用(這是指不接地系統(tǒng))。

4、按2000年版新標(biāo)準(zhǔn)中非接地系統(tǒng)氧化鋅避雷器選型的科學(xué)性

4.1　額定電壓的選擇應(yīng)按施加到避雷器端子間的最大允許工頻電壓有效值選擇、設(shè)計，此時能在所規(guī)定的動作負(fù)載試驗中確定的暫態(tài)過電壓下正確地工作。持續(xù)運行電壓的選擇必須是允許持久地施加于避雷器端子間的有效值。此時工頻放電電壓要足夠高，以免在被保護設(shè)備的絕緣能耐受不需保護的操作過電壓下動作，延長使用壽命，且必須考慮到我國現(xiàn)階段制造氧化鋅避雷器的荷電率與殘壓的實際水平。

4.2凡是工頻電壓升高較嚴(yán)重的處所或是設(shè)備絕緣試驗電壓較高的條件所允許，就應(yīng)選擇較高的氧化鋅避雷器額定電壓。工頻參考電壓的選擇應(yīng)等于或大于額定電壓。這兩點在新國標(biāo)要求中都較好地滿足，下面計算也可發(fā)現(xiàn)是滿足過電壓要求的。國標(biāo)要求，要保證單相接地運行2h不動作。最嚴(yán)重情況是當(dāng)單相接地與甩負(fù)荷同時發(fā)生，此時理論計算可能出現(xiàn)的最大過電壓為1.99倍，則選取的氧化鋅避雷器容許持續(xù)運行電壓UC(有效值)如下：

國標(biāo)按荷電率為0.8選取額定電壓(即Ur≈1.25 UC)，均滿足要求。如果按躲開概率較高的弧光接地和諧振過電壓，則額定電壓應(yīng)滿足：

再按?=0.8選擇持續(xù)運行電壓，也滿足要求。

綜上所述，避雷器選型問題的主要難點是確定暫時過電壓的范圍問題，既要保證在較高的操作過電壓及大氣過電壓下安全、可*地動作，又要保證在暫時過電壓下閥片不動作?，F(xiàn)階段避雷器的選型和設(shè)計必須保證2h單相接地時出現(xiàn)的系統(tǒng)最高過電壓氧化鋅避雷器不動作，否則氧化鋅避雷器會出現(xiàn)熱崩潰甚至爆炸事故。故在不接地系統(tǒng)中按照新要求選擇是合適的。但在經(jīng)消弧線圈接地的電容器裝置中，接地過電壓會低許多，這時可根據(jù)實際模擬計算選擇較低的額定電壓及持續(xù)運行電壓使氧化鋅避雷器在較低的操作過電壓下動作，保護電容器裝置，但如果不方便模擬，也可按不接地系統(tǒng)選擇，因電容器極對地絕緣已考慮能滿足單相接地2h要求。在小于額定電壓下工作，避雷器不動作也不會導(dǎo)致過電壓損害電容器裝置。

總之，這是由于氧化鋅閥片不帶串聯(lián)間隙直接串聯(lián)，導(dǎo)致氧化鋅避雷器電阻片不能承受甚至超過1.99倍的過電壓，導(dǎo)致以SiC滅弧電壓作為參考選擇的氧化鋅避雷器額定電壓不能滿足要求，必然要升高才能保證避雷器安全工作，如沒有實際模擬數(shù)據(jù)，以國家標(biāo)準(zhǔn)精神中體現(xiàn)的推薦值較合適，因為它滿足了極限要求。

氧化鋅避雷器七大特性：

通流能力

這主要體現(xiàn)在避雷器具有吸收各種雷電過電壓、工頻暫態(tài)過電壓、操作過電壓的能力。

保護特性

氧化鋅避雷器是用來保護電力系統(tǒng)中各種電器設(shè)備免受過電壓損壞的電器產(chǎn)品，具有良好保護性能。因為氧化鋅閥片的非線性伏安特性十分優(yōu)良，使得在正常工作電壓下僅有幾百微安的電流通過，便于設(shè)計成無間隙結(jié)構(gòu)，使其具備保護性能好、重量輕、尺寸小的特征。當(dāng)過電壓侵入時，流過閥片的電流迅速增大，同時限制了過電壓的幅值，釋放了過電壓的能量，此后氧化鋅閥片又恢復(fù)高阻狀態(tài)，使電力系統(tǒng)正常工作。

密封性能

避雷器元件采用老化性能好、氣密性好的優(yōu)質(zhì)復(fù)合外套，采用控制密封圈壓縮量和增涂密封膠等措施，陶瓷外套作為密封材料，確保密封可靠，使避雷器的性能穩(wěn)定。

機械性能

主要考慮以下三方面因素：

A承受的地震力；

B作用于避雷器上的最大風(fēng)壓力；

C避雷器的頂端承受導(dǎo)線的最大允許拉力。

解污穢性能

無間隙氧化鋅避雷器具有較高的耐污穢性能。

國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的爬電比距等級為：

II級 中等污穢地區(qū)：爬電比距20mm/kv

III級 重污穢地區(qū)：爬電比距25mm/kv

IV級 特重污穢地區(qū)：爬電比距31mm/kv

高運行可靠性

長期運行的可靠性取決于產(chǎn)品的質(zhì)量，及對產(chǎn)品的選型是否合理。影響它的產(chǎn)品質(zhì)量主要有以下三方面：

A 避雷器整體結(jié)構(gòu)的合理性；

B 氧化鋅閥片的伏安特性及耐老化特性；

C 避雷器的密封性能。

工頻耐受能力

由于電力系統(tǒng)中如單相接地、長線電容效應(yīng)以及甩負(fù)荷等各種原因，會引起工頻電壓的升高或產(chǎn)生幅值較高的暫態(tài)過電壓，避雷器具有在一定時間內(nèi)承受一定工頻電壓升高能力。

氧化鋅避雷器測試儀、避雷器阻性泄漏電流檢測儀、氧化鋅避雷器直流參數(shù)測試儀。