第一篇：避雷器避雷針的工作原理

避雷器避雷針的工作原理

避雷器能釋放雷電或兼能釋放電力系統(tǒng)操作過電壓能量保護電工設(shè)備免受瞬時過電壓危害又能截斷續(xù)流不致引起系統(tǒng)接地短路的電器裝置。避雷器通常接于帶電導(dǎo)線與地之間與被保護設(shè)備并聯(lián)。當過電壓值達到規(guī)定的動作電壓時避雷器立即動作流過電荷限制過電壓幅值保護設(shè)備絕緣電壓值正常后避雷器又迅速恢復(fù)原狀以保證系統(tǒng)正常供電。避雷器避雷針原理避雷針分為被動/普通避雷針和主動/提前放電避雷針。提前放電避雷針主要由激發(fā)器從自然界的電場中吸收并貯存能量規(guī)范的避雷針安裝使避雷針針尖與大地處于等電位狀態(tài)。該避雷針保護范圍比普通避雷針的保護范圍更大。雷閃發(fā)生前激發(fā)器與針尖之間的電位差大致相當于雷云與大地之間的電位它們之間的電壓降使避雷針尖端放電從而產(chǎn)生一個早期的上升先導(dǎo)改變雷云的向下先導(dǎo)的走向?qū)⒔ㄖ锏穆淅c轉(zhuǎn)移到自身上來并迅速、安全地將雷電安全地泄放到大地避免建筑物受到雷擊。避雷器的特點及作用 避雷器的作用是用來保護電力系統(tǒng)中各種電器設(shè)備免受雷電過電壓、操作過電壓、工頻暫態(tài)過電壓沖擊而損壞的一個電器。避雷器的類型主要有保護間隙、閥型避雷器和氧化鋅避雷器。保護間隙主要用于限制大氣過電壓一般用于配電系統(tǒng)、線路和變電所進線段保護。閥型避雷器與氧化鋅避雷器用于變電所和發(fā)電廠的保護在500KV及以下系統(tǒng)主要用于

限制大氣過電壓在超高壓系統(tǒng)中還將用來限制內(nèi)過電壓或作內(nèi)過電壓的后備保護。開放式間隙避雷器 間隙避雷器的工作原理基于電弧放電技術(shù)當電極間的電壓達到一定程度時擊穿空氣電弧在電極上進行爬電。優(yōu)點放電能力強通流量大可以達到100KA漏電流小 熱穩(wěn)定性好 缺點殘壓高反映時間慢存在續(xù)流 工藝特點由于金屬電極在放電時承受較大電流所以容易造成金屬的升華使放電腔內(nèi)形成金屬鍍膜影響避雷器的啟動和正常使用。放電電極的生產(chǎn)主要還是集中在國外一些避雷器生產(chǎn)企業(yè)電極的主要成分是鎢金屬的合金。工程應(yīng)用該種結(jié)構(gòu)的避雷器主要應(yīng)用在電源系統(tǒng)做B級避雷器使用。但由于避雷器自身的原因容易引起火災(zāi)避雷器動作后飛出脫離配電盤等事故。根據(jù)型號的不同適合與各種配電制式。工程安裝時一定要考慮安裝距離避免引起不必要的損失和事故。密閉式間隙避雷器 優(yōu)點放電電流大 測試最大50KA實際測量值漏電流小 無續(xù)流 無電弧外瀉 熱穩(wěn)定性好 缺點殘壓高反映時間慢 工藝特點石墨為主要材料產(chǎn)品內(nèi)采用全銅包被解決了避雷器在放電時的散熱問題不存在后續(xù)電流問題最大的特點是沒有電弧的產(chǎn)生且殘壓與開放式間隙避雷器比較要低很多。工程應(yīng)用該種避雷器應(yīng)用在各種B、C類場合與開放式間隙比較不用考慮電弧問題。根據(jù)型號的不同該種產(chǎn)品適合與各種配電制式。登高電氣有限公司為社會提供了最全面最先進的防雷產(chǎn)品登

高電氣有限公司是從事避雷針、電源防雷器、視頻監(jiān)控防雷器、計算機網(wǎng)絡(luò)防雷器、通信防雷器、防雷接地等避雷產(chǎn)品及防雷工程設(shè)計施工的高新技術(shù)防雷公司。公司產(chǎn)品經(jīng)防雷檢測部門檢測合格并有保險等資料。登高電氣有限公司技術(shù)工程部 張思保 2011年7月12日

第二篇：避雷器元件工作原理及設(shè)計原理

避雷器元件工作原理及設(shè)計原理

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時間：2010-01-27 避雷器元件工作原理及設(shè)計原理

電涌保護器(Surge Protection Devices,簡稱SPD),也稱浪涌保護器、過電壓保護器,俗稱避雷器、防雷器。

針對現(xiàn)在市場上出現(xiàn)了各種各樣的防雷器,質(zhì)量參差不齊,有一些甚至聞所未問(如:不用接地的避雷器,到現(xiàn)在為止,都弄不明白它的工作原理),因此,通過介紹避雷器的工作原理及組成,對客戶甄別真假、優(yōu)劣,有所幫助。

防雷器元件從響應(yīng)特性看,有軟硬兩種。屬于硬響應(yīng)特性的放電元件有火花間隙(基于斬弧技術(shù)的角型火花隙和同軸放電火花隙)和氣體放電管,屬于軟響應(yīng)特性的放電元件有金屬氧化物壓敏電阻和瞬態(tài)抑制二極管。這些元件的區(qū)別在于放電能力、響應(yīng)特性和殘壓,避雷器就是利用它們不同的優(yōu)缺點,揚長避短,組合成各種避雷器,保護電路。推薦迪艦防雷器品質(zhì)有保障安全系數(shù)高

一、火花間隙(Arc chopping)

1、放電間隙:原理是兩個如牛角現(xiàn)狀的電極,距離很短,用絕緣材料分開,當兩個電極間的電場強度達到擊穿強度時,電極之間形成電流通路。當雷電波來到的時候首先在間隙處擊穿,使間隙的空氣電離,形成短路,雷電流通過間隙流入大地,而此時間隙兩端的電壓很低,從而達到保護線路的目的。電場強度低于擊穿間隙時,放電間隙型避雷器又恢復(fù)絕緣狀態(tài)。常用于高壓線路的避雷防護中。在低壓系統(tǒng),常用于電源的前級保護。

火花間隙型避雷器產(chǎn)品的優(yōu)劣,在于制成電極的材料、間隙距離及絕緣材料。

優(yōu)點:具有很強放電能力、通流量大,10/350μs脈沖波形能夠疏導(dǎo)50KA的脈沖電流,用于8/20μs脈沖電流,可以大于100KA,很高的絕緣電阻以及很小的寄生電容,漏電流小。對正常工作的設(shè)備不會帶來任何有害影響。缺點:殘壓高(2.5~3.5KV),反應(yīng)時間長(≦100ns),動作電壓精度較低,有工頻續(xù)流,因此在保護電路中應(yīng)串聯(lián)一個熔斷器,使得工頻續(xù)流迅速被切斷。

注:由于兩只放電管分別裝在一個回路的兩根導(dǎo)線上,有時會不同時放電,使兩導(dǎo)線之間出現(xiàn)電位差,為了使兩根導(dǎo)線上的放電管能接近統(tǒng)一時間放電,減少兩線之間的電位差,又研制了三級放電管。可以看作是由兩只二級放電管合并在一起構(gòu)成的。三級放電管中間的一級作為公共地線,另兩級分別接在回路的兩條導(dǎo)線上。

2、氣體放電管(Gas discharge tube,GDT):是一種陶瓷或玻璃封裝,管內(nèi)再充以一定壓力的惰性氣體(如氬氣),開關(guān)型的保護元件,有二電極和三電極兩種結(jié)構(gòu)。當電場強度達到擊穿惰性氣體強度時,就引起間隙放電,從而限制極間的電壓。8/20μs脈沖電流能夠疏導(dǎo)10KA。放電電壓不穩(wěn)定,當電壓大于12V、電流電壓100mA時,會產(chǎn)生后續(xù)電流。通常用于測量、控制、調(diào)節(jié)技術(shù)電路和電子數(shù)據(jù)處理傳輸電路中。

二、金屬氧化物壓敏電阻(Metal oxide varistor,MOV): 以氧化鋅為主要成分的金屬氧化物半導(dǎo)體非線性電阻,當加在電阻兩端的電壓小于壓敏電壓時,壓敏電阻呈高阻狀態(tài),如果并聯(lián)在電路上,該閥片呈斷路狀態(tài);當加在壓敏電阻兩端的電壓大于壓敏電壓時,壓敏電阻就會擊穿,呈現(xiàn)低阻值,甚至接近短路狀態(tài)。壓敏電阻這種被擊穿狀態(tài)是可以恢復(fù)的,當高于壓敏電壓的電壓被撤銷以后,它又恢復(fù)高阻狀態(tài)。當電力線被雷擊時,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,使電力線上的類電壓被鉗制在安全范圍內(nèi)。

氧化鋅壓敏電阻避雷器,現(xiàn)在市場上流通很多,我國在20世紀80年代末才大批生產(chǎn),被認為目前最新型、技術(shù)最先進,會做專題詳細介紹?，F(xiàn)在我國的輸電線路的避雷器,都采用氧化鋅避雷器。

優(yōu)點:開關(guān)電壓范圍寬:6V~1.5KV,反應(yīng)速度快(25ns),殘壓低(可以達到終端設(shè)備的安全工作電壓),通流量大(2KA/cm2),無續(xù)流,壽命長。缺點:容易老化,動作幾次后,漏電流會增大,從而導(dǎo)致壓敏電阻過熱,最終導(dǎo)致老化失效。

電容較大,許多情況下不在高頻、超高頻系統(tǒng)中使用。該電容又與導(dǎo)線電容構(gòu)成一個低通。該低通會造成信號的嚴重衰減。但在頻率低于30KHZ時,這種衰減可以忽略。

三、瞬態(tài)抑制式二極管(Transient voltage suppressor,TVS):

1、二極放電管:有兩種形式:一是齊納型(為單向雪崩擊穿),二是雙向的硅壓敏電阻。性能類似開關(guān)二極管等。在規(guī)定的反向電壓作用下,兩端電壓大于門限電壓時,其工作阻抗能立即降至很低的水平以允許大電流通過,并將兩端電壓鉗制在很低的水平,從而有效地保護末端電子產(chǎn)品中的精密元件避免損壞。雙向TVS可在正反兩個方向吸收瞬時大脈動功率,并把電壓鉗制在預(yù)定水平。適用于交流電路。

優(yōu)點:動作時間極快,達到皮秒級。限制電壓低,擊穿電壓低,應(yīng)用于各種電子領(lǐng)域。

缺點:電流負荷量小,電容相當高,一般在20pF以下,現(xiàn)在的陶瓷放電管能夠做到3~5pF。

電子信息系統(tǒng)所需的浪涌保護系統(tǒng)一般采用兩級或三級組成。采用氣體放電管、壓敏電阻和抑制二極管,并利用各種浪涌抑制器的特點,實現(xiàn)可靠保護。氣體放電管一般放在線路輸入端作為一級浪涌保護器件,承受大的浪涌電流,屬于泄流型器件。二級保護器件采用壓敏電阻,可在極短時間內(nèi)(ns)將浪涌電壓限制在較低的水平。對于高度靈敏的電子電路,可采用抑制二極管作為三級保護。在更短的時間內(nèi)將浪涌電壓限制在末端電子設(shè)備的絕緣水平以內(nèi)。如圖,當雷電等浪涌到來時,抑制二極管首先導(dǎo)通,把瞬間過電壓精確地控制在一定的水平,如果浪涌電流較大,則壓敏電阻啟動并泄放一定的浪涌電流,這時壓敏電阻兩端的電壓會有所升高,直至推動前級氣體放電管放電,把大電流泄放到地。當三種器件在線路中的距離較遠時,導(dǎo)通順序會從氣體放電管開始,依次導(dǎo)通。避雷器的工作,是從反應(yīng)時間最快、設(shè)備的最末端開始的,然后逐級往前端啟動的。推薦迪艦防雷器品質(zhì)有保障安全系數(shù)高

中,單純用氣體放電管保護后端的設(shè)備會出現(xiàn)下列問題:導(dǎo)通時間過長,殘壓過大,有可能超過后端設(shè)備的耐壓水平。放電后,會產(chǎn)生工頻續(xù)流。為避免上述問題,采用另外一種電路(圖三)。為了解決產(chǎn)生工頻續(xù)流的問題,同時也避免壓敏電阻因漏電流過大而發(fā)熱自爆或老化,我們在氣體放電管上串聯(lián)一個壓敏電阻,這樣就可避免產(chǎn)生工頻續(xù)流,又可以防止壓敏電阻因漏電流而自爆、老化。但新的問題又產(chǎn)生了,這樣避雷器的動作時間為氣體放電管的導(dǎo)通時間和壓敏電阻導(dǎo)通時間的總和。假設(shè)氣體放電管的導(dǎo)通時間為100ns,壓敏電阻的導(dǎo)通時間為25ns,則它們總的反應(yīng)時間為125ns。為了減小反應(yīng)時間,在電路中并入一個壓敏電阻,這樣可使總的反應(yīng)時間為25ns。:當過電壓出現(xiàn)時,抑制二極管作為動作最快的元件首先動作,線路設(shè)計為,在抑制二極管可能毀壞之前,放電電流即隨著幅值的上升轉(zhuǎn)換到前置的放電路徑上,即充氣式放電路上。

Us+△u≥Ug

Us:抑制二極管上的電壓

△u:去耦感應(yīng)線圈上的電壓

Ug:氣體放電管的動作電壓

如果放電電流小于該值,則充氣放電管不動作。采用這種線路不僅可以在低保護水平的條件下利用放電器動作迅速的優(yōu)點,同時還可以達到很高的放電電容。這樣就可以消除抑制二極管過載一級熔斷器在出現(xiàn)電源續(xù)流時頻繁切斷電路的缺點。

頻率較高的線路也可以采用歐姆式電阻作為去耦元件,與低電容橋接線路共同使用。

2、三極放電管:在兩根的導(dǎo)線上,安裝兩個二極放電管,會出現(xiàn)電位差,因此就有三極放電管,多了一極做公共接地,可以減少時間差(0.15~0.2μs),及由此產(chǎn)生的橫向雷電壓幅值。市場上普通電源避雷器器件一般采用壓敏電阻,用于一級、二級和三級電源。這種組合方式在距離大于5米時,導(dǎo)通時間從第一級開始逐級向后導(dǎo)通。

若第一級采用氣體放電管,二級和三級采用壓敏電阻,則必須滿足第一級與第二級滿足大于十米的距離,第二級與第三級滿足大于5米的距離,這樣才能保證前一級先動作。否則可能導(dǎo)致第一級不動作的現(xiàn)象,而二級和三級避雷器又沒有那么大的通流量,導(dǎo)致避雷器無法切實保護設(shè)備。這點在工程設(shè)計中一定要引起注意。

四、避雷器的種類: 避雷器的種類基本上分三大類型:一是電源避雷器(安裝時主要是并聯(lián)方式,也串聯(lián)方式),按電壓的不同,分22V的單相電源避雷器和380V的三相電源避雷器。二是信號避雷器,多數(shù)用于計算機網(wǎng)絡(luò)、通信系統(tǒng)上,安裝的方式是串聯(lián)。三是天饋線避雷器,是它適用于有發(fā)射機天線系統(tǒng)和接收無線電信號設(shè)備系統(tǒng),連接方式也是串聯(lián)。推薦迪艦防雷器品質(zhì)有保障安全系數(shù)高

第三篇：避雷器SPD工作原理和結(jié)構(gòu)

避雷器SPD工作原理和結(jié)構(gòu)

電涌保護器(Surge protection Device)是電子設(shè)備雷電防護中不可缺少的一種裝置，過去常稱為“避雷器”或“過電壓保護器”英文簡寫為SPD。電涌保護器的作用是把竄入電力線、信號傳輸線的瞬時過電壓限制在設(shè)備或系統(tǒng)所能承受的電壓范圍內(nèi)，或?qū)姶蟮睦纂娏餍沽魅氲?，保護被保護的設(shè)備或系統(tǒng)不受沖擊而損壞。

電涌保護器的類型和結(jié)構(gòu)按不同的用途有所不同，但它至少應(yīng)包含一個非線性電壓限制元件。用于電涌保護器的基本元器件有：放電間隙、充氣放電管、壓敏電阻、抑制二極管和扼流線圈等。

一、SPD的分類：

1．按工作原理分：

（1）開關(guān)型：其工作原理是當沒有瞬時過電壓時呈現(xiàn)為高阻抗，但一旦響應(yīng)雷電瞬時過電壓時，其阻抗就突變?yōu)榈椭?，允許雷電流通過。用作此類裝置時器件有：放電間隙、氣體放電管、閘流晶體管等。

（2）限壓型：其工作原理是當沒有瞬時過電壓時為高阻擾，但隨電涌電流和電壓的增加其阻抗會不斷減小，其電流電壓特性為強烈非線性。用作此類裝置的器件有：氧化鋅、壓敏電阻、抑制二極管、雪崩二極管等。

（3）分流型或扼流型

分流型：與被保護的設(shè)備并聯(lián)，對雷電脈沖呈現(xiàn)為低阻抗，而對正常工作頻率呈現(xiàn)為高阻抗。

扼流型：與被保護的設(shè)備串聯(lián)，對雷電脈沖呈現(xiàn)為高阻抗，而對正常的工作頻率呈現(xiàn)為低阻抗。

用作此類裝置的器件有：扼流線圈、高通濾波器、低通濾波器、1/4波長短路器等。

2．按用途分：

（1）電源保護器：交流電源保護器、直流電源保護器、開關(guān)電源保護器等。

（2）信號保護器：低頻信號保護器、高頻信號保護器、天饋保護器等。

二、SPD的基本元器件及其工作原理：

1．放電間隙(又稱保護間隙)：

它一般由暴露在空氣中的兩根相隔一定間隙的金屬棒組成，其中一根金屬棒與所需保護設(shè)備的電源相線L1或零線（N）相連，另一根金屬棒與接地線(PE)相連接，當瞬時過電壓襲來時，間隙被擊穿，把一部分過電壓的電荷引入大地，避免了被保護設(shè)備上的電壓升高。這種放電間隙的兩金屬棒之間的距離可按需要調(diào)整，結(jié)構(gòu)較簡單，其缺點時滅弧性能差。改進型的放電間隙為角型間隙，它的滅弧功能較前者為好，它是靠回路的電動力F作用以及熱氣流的上升作用而使電弧熄滅的。

2．氣體放電管：

它是由相互離開的一對冷陰板封裝在充有一定的惰性氣體(Ar)的玻璃管或陶瓷管內(nèi)組成的。為了提高放電管的觸發(fā)概率，在放電管內(nèi)還有助觸發(fā)劑。這種充氣放電管有二極型的，也有三極型的，氣體放電管的技術(shù)參數(shù)主要有：直流放電電壓Udc;沖擊放電電壓Up(一般情況下Up≈(2～3)Udc;工頻耐受電流In;沖擊耐受電流Ip；絕緣電阻R(>109Ω)；極間電容(1-5PF)

氣體放電管可在直流和交流條件下使用，其所選用的直流放電電壓Udc分別如下：在直流條件下使用：Udc≥1.8U0（U0為線路正常工作的直流電壓）

在交流條件下使用：U dc≥1.44Un(Un為線路正常工作的交流電壓有效

3．壓敏電阻：

它是以ZnO為主要成分的金屬氧化物半導(dǎo)體非線性電阻，當作用在其兩端的電壓達到一定數(shù)值后，電阻對電壓十分敏感。它的工作原理相當于多個半導(dǎo)體P-N的串并聯(lián)。壓敏電阻的特點是非線性特性好（I=CUα中的非線性系數(shù)α），通流容量大（～2KA/cm2），常態(tài)泄漏電流?。?0-7～10-6A），殘壓低（取決于壓敏電阻的工作電壓和通流容量），對瞬時過電壓響應(yīng)時間快（～10-8s），無續(xù)流。

壓敏電阻的技術(shù)參數(shù)主要有：壓敏電壓（即開關(guān)電壓）UN，參考電壓Ulma；殘壓Ures；殘壓比K(K=Ures/UN)；最大通流容量Imax；泄漏電流；響應(yīng)時間。

SPD工作原理和結(jié)構(gòu)

壓敏電阻的使用條件有：壓敏電壓：UN≥[（√2×1.2）/0.7]U0（U0為工頻電源額定電壓）

最小參考電壓：Ulma≥（1.8～2）Uac(直流條件下使用)

Ulma≥（2.2～2.5）Uac（在交流條件下使用，Uac為交流工作電壓）

壓敏電阻的最大參考電壓應(yīng)由被保護電子設(shè)備的耐受電壓來確定，應(yīng)使壓敏電阻的殘壓低于被保護電子設(shè)備的而損電壓水平，即(Ulma)max≤Ub/K，上式中K為殘壓比，Ub為被保護設(shè)備的而損電壓。

4．抑制二極管：

抑制二極管具有箝位限壓功能，它是工作在反向擊穿區(qū)，由于它具有箝位電壓低和動作響應(yīng)快的優(yōu)點，特別適合用作多級保護電路中的最末幾級保護元件。抑制二極管在擊穿區(qū)內(nèi)的伏安特性可用下式表示：I=CUα，上式中α為非線性系數(shù)，對于齊納二極管α=7～9，在雪崩二極管α=5～7。

抑制二極管的技術(shù)參數(shù)主要有

（1）額定擊穿電壓，它是指在指定反向擊穿電流（常為lma）下的擊穿電壓，這于齊納二極管額定擊穿電壓一般在2.9V～4.7V范圍內(nèi)，而雪崩二極管的額定擊穿電壓常在5.6V～200V范圍內(nèi)。

（2）最大箝位電壓：它是指管子在通過規(guī)定波形的大電流時，其兩端出現(xiàn)的最高電壓。

（3）脈沖功率：它是指在規(guī)定的電流波形（如10/1000μs）下，管子兩端的最大箝位電壓與管子中電流等值之積。

（4）反向變位電壓：它是指管子在反向泄漏區(qū)，其兩端所能施加的最大電壓，在此電壓下管子不應(yīng)擊穿。此反向變位電壓應(yīng)明顯高于被保護電子系統(tǒng)的最高運行電壓峰值，也即不能在系統(tǒng)正常運行時處于弱導(dǎo)通狀態(tài)。

（5）最大泄漏電流：它是指在反向變位電壓作用下，管子中流過的最大反向電流。

（6）響應(yīng)時間：10～11s 5．扼流線圈：扼流線圈是一個以鐵氧體為磁芯的共模干擾抑制器件，它由兩個尺寸相同，匝數(shù)相同的線圈對稱地繞制在同一個鐵氧體環(huán)形磁芯上，形成一個四端器件，要對于共模信號呈現(xiàn)出大電感具有抑制作用，而對于差模信號呈現(xiàn)出很小的漏電感幾乎不起作用。扼流線圈使用在平衡線路中能有效地抑制共模干擾信號（如雷電干擾），而對線路正常傳輸?shù)牟钅Ｐ盘枱o影響。這種扼流線圈在制作時應(yīng)滿足以下要求：

（1）繞制在線圈磁芯上的導(dǎo)線要相互絕緣，以保證在瞬時過電壓作用下線圈的匝間不發(fā)生擊穿短路。

（2）當線圈流過瞬時大電流時，磁芯不要出現(xiàn)飽和。

（3）線圈中的磁芯應(yīng)與線圈絕緣，以防止在瞬時過電壓作用下兩者之間發(fā)生擊穿。

（4）線圈應(yīng)盡可能繞制單層，這樣做可減小線圈的寄生電容，增強線圈對瞬時過電壓的而授能力。

6． 1/4波長短路器

1/4波長短路器是根據(jù)雷電波的頻譜分析和天饋線的駐波理論所制作的微波信號電涌保護器，這種保護器中的金屬短路棒長度是根據(jù)工作信號頻率（如900MHZ或1800MHZ）的1/4波長的大小來確定的。此并聯(lián)的短路棒長度對于該工作信號頻率來說，其阻抗無窮大，相當于開路，不影響該信號的傳輸，但對于雷電波來說，由于雷電能量主要分布在n+KHZ以下，此短路棒對于雷電波阻抗很小，相當于短路，雷電能量級被泄放入地。

由于1/4波長短路棒的直徑一般為幾毫米，因此耐沖擊電流性能好，可達到30KA（8/20μs）以上，而且殘壓很小，此殘壓主要是由短路棒的自身電感所引起的，其不足之處是工頻帶較窄，帶寬約為2％～20％左右，另一個缺點是不能對天饋設(shè)施加直流偏置，使某些應(yīng)用受到限制。

三、SPD的基本電路

電涌保護器的電路根據(jù)不同需要，有不同的形式，其基本元器件就是上面介紹的幾種，一個技術(shù)精通的防雷產(chǎn)品研究工作者，可設(shè)計出五花八門的電路，好似一盒積木可搭出不同的結(jié)構(gòu)圖案。研制出既有效又性能價格比好的產(chǎn)品，是防雷工作者的重任 發(fā)布日期：2011-3-14 文章作者：雷晟轉(zhuǎn)載 查看次數(shù)：1705

簡 介： 電涌保護器(Surge protection Device)是電子設(shè)備雷電防護中不可缺少的一種裝置。電涌保護器的作用是把竄入電力線、信號傳輸線的瞬時過電壓限制在設(shè)備或系統(tǒng)所能承受的電壓范圍內(nèi)，或?qū)姶蟮睦纂娏餍沽魅氲兀Ｗo被保護的設(shè)備或系統(tǒng)不受沖擊而損壞。

關(guān)鍵字：電涌保護器 防雷 信號傳輸

電涌保護器(Surge protection Device)是電子設(shè)備雷電防護中不可缺少的一種裝置，過去常稱為“避雷器”或“過電壓保護器”英文簡寫為SPD。電涌保護器的作用是把竄入電力線、信號傳輸線的瞬時過電壓限制在設(shè)備或系統(tǒng)所能承受的電壓范圍內(nèi)，或?qū)姶蟮睦纂娏餍沽魅氲兀Ｗo被保護的設(shè)備或系統(tǒng)不受沖擊而損壞。

電涌保護器的類型和結(jié)構(gòu)按不同的用途有所不同，但它至少應(yīng)包含一個非線性電壓限制元件。用于電涌保護器的基本元器件有：放電間隙、充氣放電管、壓敏電阻、抑制二極管和扼流線圈等。

一、SPD的分類：

1．按工作原理分：

（1）開關(guān)型：其工作原理是當沒有瞬時過電壓時呈現(xiàn)為高阻抗，但一旦響應(yīng)雷電瞬時過電壓時，其阻抗就突變?yōu)榈椭?，允許雷電流通過。用作此類裝置時器件有：放電間隙、氣體放電管、閘流晶體管等。

（2）限壓型：其工作原理是當沒有瞬時過電壓時為高阻擾，但隨電涌電流和電壓的增加其阻抗會不斷減小，其電流電壓特性為強烈非線性。用作此類裝置的器件有：氧化鋅、壓敏電阻、抑制二極管、雪崩二極管等。

（3）分流型或扼流型

分流型：與被保護的設(shè)備并聯(lián)，對雷電脈沖呈現(xiàn)為低阻抗，而對正常工作頻率呈現(xiàn)為高阻抗。

扼流型：與被保護的設(shè)備串聯(lián)，對雷電脈沖呈現(xiàn)為高阻抗，而對正常的工作頻率呈現(xiàn)為低阻抗。

用作此類裝置的器件有：扼流線圈、高通濾波器、低通濾波器、1/4波長短路器等。

第四篇：簡述避雷器

簡述避雷器伏－秒特性的含義，避雷器與被保護電氣設(shè)備的伏

－秒特性應(yīng)如何配合

1、首先明確什么是伏秒特性曲線：

伏秒特性曲線是指在沖擊電壓波形一定的前提下，絕緣（包括固體介質(zhì)、液體介質(zhì)或氣體介質(zhì)的絕緣以及由不同介質(zhì)構(gòu)成的組合絕緣）的沖擊放電電壓與相應(yīng)的放電時間的關(guān)系曲線。

2、再結(jié)合圖譜來看（方便理解）：

從圖中可以看出來，避雷器的伏秒特性比較平坦，絕緣子串的伏秒特性相對來說陡一些，當電壓在900kv一下的時候，避雷器能夠先與絕緣子串放電，對過電壓吸收，從而防止絕緣子閃絡(luò)，保護設(shè)備的絕緣。

變壓器和避雷器的伏秒特性是如何配合的?為什么？

1概述

35～60kV變壓器的中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地，在結(jié)構(gòu)上是全絕緣的。變壓器繞組的端部有避雷器加以保護，當三相來波的時候，中性點的電位由于全反射可能會升高到來波電壓的兩倍左右，這是十分危險的，但是根據(jù)實際運行經(jīng)驗，中性點可以不接保護裝置而仍然能夠安全運行，原因在于：

(1)流過端部的雷電流一般只在2kA以下，故其殘壓要比預(yù)定的5kA時的殘壓減小20%左右;

(2)大多數(shù)的來波是從較遠處襲來，陡度較小;

(3)據(jù)統(tǒng)計，三相來波的概率很小，只有10%左右，平均15年才有一次。

因此《交流電氣設(shè)備過電壓保護和絕緣配合》(DL/T620—1997)規(guī)定，不接地、經(jīng)消弧線圈接地和公共電阻系統(tǒng)中的變壓器中性點，一般不配保護裝置。

110～220kV系統(tǒng)屬于有效接地系統(tǒng)，其中一部分中性點直接接地，同時為了限制單相接地電流和滿足繼電保護的需要，一部分變壓器的中性點是不直接接地的。這種系統(tǒng)中的變壓器分兩種情況，其一是中性點全絕緣，此時中性點一般不會加保護措施;其二是中性點半絕緣(新制變壓器均是如此)，具體地說，110kV的變壓器中性點是35kV的絕緣水平，220kV的變壓器中性點則是110kV級的絕緣水平。規(guī)程規(guī)定有效接地系統(tǒng)中的變壓器中性點保護一般應(yīng)采用間隙保護和避雷器保護相并聯(lián)的保護方式。

2中性點保護間隙與過電壓保護

2.1單相接地過電壓

有效接地系統(tǒng)的單相接地時，計算不接地變壓器中性點電位時一般是以Xo/X1小于3為界，但是實際上不同地區(qū)的電網(wǎng)及變電所的Xo/X1的值相差很大。變壓器的中性點處的過電壓水平也自然不一樣，所以在一般的文章中推薦按照1，15倍的過電壓值和Xo/X1=3時取其中的最大值作為最高運行電壓Umax，例如在1 10kV系統(tǒng)中最高運行線電壓為126kV，中性點的過電壓計算公式為：

Uo=Umax×K/(K+2)式中：K——Xo/X1的值;

Xo——零序阻抗;

X1——正序阻抗。

當K=3時Uo=0.6Umax，即單相接地故障時110kV主變壓器中性點出現(xiàn)的最高電壓穩(wěn)態(tài)值為43.6。

如果系統(tǒng)單相接地時接地變壓器側(cè)斷路器跳閘，不接地變壓器側(cè)斷路器拒動，則系統(tǒng)形成局部不接地系統(tǒng)，此時的中性點過電壓值更高，其值近似為相電壓值，如在110kV變壓器中表現(xiàn)的中性點電位的穩(wěn)態(tài)值為73(此時繼電保護應(yīng)動作)。

2.2雷電過電壓

在雷雨季節(jié)，直接擊中變電站或沿線路傳到發(fā)電廠、變電站的高幅值雷電波造成變壓器中性點電位升高，出現(xiàn)較高的雷擊過電壓，危及電氣設(shè)備的安全。變壓器中性點上出現(xiàn)的最大雷擊過電壓主要取決于變壓器入口處的避雷器殘壓和變壓器的特性。一般雷擊過電壓計算如下：

Um=n/3(1+r)Us

式中：n——侵入雷電波相數(shù);

r——變壓器振蕩衰減系數(shù)，糾結(jié)式繞組取0.5，連續(xù)式繞組取O.8;

U5——變壓器入口處避雷器上的殘壓。

以上簡單敘述了幾種過電壓的形式，對變壓器絕緣和保護裝置的作用，取決于過電壓的波形、幅值和持續(xù)時間。標準雷電波形并不一定是由雷電引出，例如，當單相接地時，可在非接地相上產(chǎn)生接近于雷電過電壓的短波前。

2.3放電間隙的保護作用

采用放電間隙保護的原理是在間隙回路中串入零序電流互感器，利用間隙的放電特性，使其在雷電過電壓時放電以保護中性點絕緣。在系統(tǒng)發(fā)生故障后，變壓器中性點工頻電位升高至一定值，零序電流保護動作，切除該不接地變壓器，以避免出現(xiàn)中性點接地帶故障運行。中性點零序電流保護先以較短的時限切除低壓側(cè)的電廠聯(lián)絡(luò)線，再以略長的時限跳開變壓器各側(cè)的開關(guān)。

2.4避雷器的保護作用

無論作為無間隙的氧化鋅避雷器還是有間隙的普通閥式避雷器，選擇使用的一個共同原則是，使避雷器額定電壓不低于避雷器安裝點的暫時過電壓。JB/T5894-91《交流無間隙金屬氧化物避雷器使用導(dǎo)則》指出，中性點有效接地系統(tǒng)中分級絕緣的變壓器，當其中性點未接地時，中性點避雷器的額定電壓應(yīng)不低于變壓器的最高相電壓(并具體提出中性點的標準沖擊絕緣水平為1 85kV時，氧化鋅避雷器的額定電壓為60kV)。

3保護間隙與避雷器伏秒特性的配合 3.1 保護裝置伏秒特性配合的基本要求

(1)為了使電氣設(shè)備得到可靠保護，保護裝置應(yīng)該滿足以下基本要求：

保護裝置的沖擊放電電壓Ub(i)應(yīng)該低于被保護設(shè)備的沖擊耐壓值。以變壓器為例，其沖擊耐壓值通常取其多次截波耐壓值Uid，所以Ub(i)應(yīng)滿足下式要求：

Ub(i)

(2)放電間隙應(yīng)該有平坦的伏秒特性曲線和盡可能高的滅弧能力。圖2中曲線1為絕緣的伏秒特性，避雷器和保護間隙要能起到保護作用，其放電間隙的伏秒特性曲線2應(yīng)始終低于曲線1，并留一定的間隔。顯然，放電間隙的伏秒特性越平坦越好，如果伏秒特性很陡，如圖3所示，則可能與絕緣的伏秒特性相交，以致在較短放電的時間范圍內(nèi)不能保護設(shè)備。同時由于放電的分散性，間隙和被保護設(shè)備的伏秒特性實際上處在一個帶狀的范圍內(nèi)，因此，要求保護設(shè)備伏秒特性的上包絡(luò)線低于被保護設(shè)備伏秒特性的下包絡(luò)線，如圖4所示。

3.2保護間隙的放電特性及伏秒特性

均勻電場間隙在穩(wěn)態(tài)電壓下的擊穿特性：嚴格說來，均勻場只有一種，即無限大平行板電極間的電場，這在工程中是無法實現(xiàn)的。工程上所使用的平行板電極一般都是采用了消除電極邊緣效應(yīng)的措施(比如將板電極的邊緣彎曲成曲率半徑比較大的圓弧形，像高壓靜電電壓表的兩個電極就是如此處理的)，這時兩平行板電極間的距離相對于電極尺寸比較h，就可以將這兩個電極間的電場視為均勻場。由于均勻場的兩個平行板的形狀完全相同，而且平行布置，因而氣隙的放電不存在極性效應(yīng)，而且也不存在電暈現(xiàn)象。一旦氣隙放電就會引起整個氣隙的擊穿，所以其直流、工頻交流和沖擊放電電壓作用下的擊穿電壓相同，放電的分散性也小，擊穿電壓與電壓作用時間無關(guān)。稍不均勻場氣隙的擊穿特性與均勻場下的擊穿特性基本相同。其伏秒特性見圖5。

在極不均勻電場中，“棒一棒”間隙和“棒一板”間隙具有典型意義。前者具有完全對稱性，后者具有最大的不完全對稱性，其他類型的極不均勻電場的氣隙擊穿特性介于兩種典型氣隙的擊穿特性之間。由實驗得出的結(jié)論是，不均勻場的放電具有明顯的極性效應(yīng)，而且隨著氣隙長度的增加，氣隙的平均擊穿場強明顯降低，即存在“飽和”現(xiàn)象。其伏秒特性如圖5所示。

由圖5中可以看出在島前的一段時間內(nèi)均勻電場的擊穿特性(也就是在沖擊電壓下的擊穿特性)較陡峭，也就是說在t

其中t1為電壓上升時間，to為統(tǒng)計時延，ta為放電發(fā)展時間，tb是以上三個參數(shù)的和，它是放電所需時間。tb在數(shù)值上小于to，所以說間隙在短時間內(nèi)的放電特性是與放電發(fā)展時間有關(guān)的，要在這極短的時間內(nèi)放電，間它的伏秒特性曲線。

3.4 保護間隙與避雷器的伏秒特性配合

(1)對放電間隙的要求：一是對工頻來說，從系統(tǒng)運行的要求，當Xo/X1值小于3時，單相接地時放電間隙不應(yīng)動作，放電電壓應(yīng)大于43.6kV(有效值，峰值電壓為61.7kV);當系統(tǒng)形成局部不接地系統(tǒng)，此時的中性點過電壓值更高，其值近似為相電壓值，如在110kV變壓器中表現(xiàn)的中性點電位的穩(wěn)態(tài)值為73kV，單相接地間隙應(yīng)動作，啟動繼電保護切除故障，即放電間隙放電電壓應(yīng)小于73kV(有效值，峰值電壓為103.2kV);二是間隙在雷電過電壓和系統(tǒng)單相接地瞬態(tài)過電壓下均不應(yīng)動作。隙的擊穿電壓是非常大的。

3.3避雷器的放電特性

在目前變壓器中性點保護中，選用的主流避雷器的是金屬氧化物避雷器MOA。MOA閥片具有優(yōu)異的非線性伏安特性;它沒有火花間隙，一旦作用電壓開始升高，閥片立即開始吸收過電壓的能量，抑制過電壓的發(fā)展;沒有間隙的放電時延，因而有良好的沖擊響應(yīng)特性。無續(xù)流、動作負載輕、能重復(fù)動作實施保護;只吸收過電壓的能量，而不吸收續(xù)流能量，因而動作負載輕。目前110kV使用的避雷器參數(shù)(以撫順海岳電氣制造有限公司生產(chǎn)的避雷器為例)。

(2)對避雷器的要求：一是避雷器在工頻過電壓和操作過電壓下不應(yīng)動作，但在雷電和系統(tǒng)單相接地瞬態(tài)過電壓下應(yīng)動作;二是避雷器的放電電壓和殘壓應(yīng)該小于153kV(變壓器絕緣耐操作波強度75.5×√2×1.4=153kV);三是避雷器工頻放電電壓和滅弧電壓應(yīng)大于73kV(間隙控制電壓有效值，峰值為103.2kV)。

(3)放電間隙和避雷器的配合要求(當工頻過電壓和高頻過電壓相繼出現(xiàn)時，避雷器先動作，然后間隙動作，以保證避雷器的正常工作，這樣就沒有避雷器爆炸的可能性了)：

一是避雷器的滅弧電壓應(yīng)高于間隙最高工頻放電電壓，這樣避雷器在間隙的保護下不致滅不了弧而爆炸;二是避雷器的沖擊放電電壓低，保證在高頻瞬態(tài)過電壓下由避雷器動作，避免正常系統(tǒng)運行中發(fā)生單相接地故障時放電間隙動作，造成零序電流分量，使間隙零序電流誤動作;三是間隙最高工頻放電電壓應(yīng)比最低相電壓低，從而保證能切除形成不接地系統(tǒng)單相接地等不對稱故障;四是正常運行時電力系統(tǒng)Xo/x1值應(yīng)小于3，當Xo/x1值大于3時，運行系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，放電間隙應(yīng)動作。

(4)避雷器的最低放電電壓值應(yīng)大干103.2kV，保護間隙的最低放電電壓應(yīng)大于61.7kV，最高放電電壓應(yīng)小于103.2kV。

t在小于to的時候是避雷器和間隙配合的關(guān)鍵，我們正是利用了間隙放電的放電時延(一般為幾十毫秒)和金屬氧化物避雷器無放電時延的特性解決了他們之間的配合問題。

4結(jié)束語

(1)氣體的放電特性隨著電場的均勻程度的改變而改變，均勻電場中氣體的擊穿電壓穩(wěn)定，總體的伏秒特性較平坦，但是在較短的時間內(nèi)存在放電時延的問題。

(2)金屬氧化物避雷器的MOA閥片具有優(yōu)異的非線性伏安特性;它沒有火花間隙，一旦作用電壓開始升高，閥片立即開始吸收過電壓的能量，抑制過電壓的發(fā)展;沒有間隙的放電時延，因而有良好的沖擊響應(yīng)特性。

(3)合理地應(yīng)用保護間隙和避雷器的伏秒特性配合曲線，并在實驗條件下加以校驗，使他們能夠在各自的規(guī)定條件下放電進而發(fā)揮各自的作用是很有現(xiàn)實意義的。

變壓器中性點保護中避雷器和間隙伏秒特性的配合

(3)放電間隙和避雷器的配合要求(當工頻過電壓和高頻過電壓相繼出現(xiàn)時，避雷器先動作，然后間隙動作，以保證避雷器的正常工作，這樣就沒有避雷器爆炸的可能性了)：

一是避雷器的滅弧電壓應(yīng)高于間隙最高工頻放電電壓，這樣避雷器在間隙的保護下不致滅不了弧而爆炸；二是避雷器的沖擊放電電壓低，保證在高頻瞬態(tài)過電壓下由避雷器動作，避免正常系統(tǒng)運行中發(fā)生單相接地故障時放電間隙動作，造成零序電流分量，使間隙零序電流誤動作；三是間隙最高工頻放電電壓應(yīng)比最低相電壓低，從而保證能切除形成不接地系統(tǒng)單相接地等不對稱故障；四是正常運行時電力系統(tǒng)Xo／x1值應(yīng)小于3，當Xo／x1值大于3時，運行系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，放電間隙應(yīng)動作。

(4)具體的配合曲線如圖8所示。

對曲線的解釋如下：

圖8中1為避雷器的伏秒特性；2為保護間隙伏秒特性(為了使保護間隙有更好的伏秒特性和較小的放電分散性，間隙保護采用平行板電極，它的伏秒特性在相當長的一段時間內(nèi)是一條直線)。

由上面的分析知，避雷器的最低放電電壓值應(yīng)大干103.2kV，保護間隙的最低放電電壓應(yīng)大于61.7kV，最高放電電壓應(yīng)小于103.2kV。

t在小于to的時候是避雷器和間隙配合的關(guān)鍵，我們正是利用了間隙放電的放電時延(一般為幾十毫秒)和金屬氧化物避雷器無放電時延的特性解決了他們之間的配合問題。

4結(jié)束語

(1)氣體的放電特性隨著電場的均勻程度的改變而改變，均勻電場中氣體的擊穿電壓穩(wěn)定，總體的伏秒特性較平坦，但是在較短的時間內(nèi)存在放電時延的問題。

(2)金屬氧化物避雷器的MOA閥片具有優(yōu)異的非線性伏安特性；它沒有火花間隙，一旦作用電壓開始升高，閥片立即開始吸收過電壓的能量，抑制過電壓的發(fā)展；沒有間隙的放電時延，因而有良好的沖擊響應(yīng)特性。

(3)合理地應(yīng)用保護間隙和避雷器的伏秒特性配合曲線，并在實驗條件下加以校驗，使他們能夠在各自的規(guī)定條件下放電進而發(fā)揮各自的作用是很有現(xiàn)實意義的。

變壓器中性點保護中避雷器和間隙伏秒特性的配合

[摘要]在我國11 OkV的電力系統(tǒng)中，變壓器的中性點是采用非直接接地的運行方式。變壓器中 性點保護采用的主要方式是將避雷器和保護間隙并聯(lián)起來，間隙保護主要作用于工頻過電壓和 操作過電壓，而避雷器則主要動作于雷電過電壓。工頻過電壓相對于雷電過電壓的作用時間長 而幅值較小，應(yīng)用這一特點，提出了保護間隙和避雷器的伏秒特性的配合問題。

[關(guān)鍵詞]避雷器 保護間隙 伏秒特性

1概述

35～60kV變壓器的中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地，在結(jié)構(gòu)上是全絕緣的。變壓器繞組的端部 有避雷器加以保護，當三相來波的時候，中性點的電位由于全反射可能會升高到來波電壓的兩倍 左右，這是十分危險的，但是根據(jù)實際運行經(jīng)驗，中性點可以不接保護裝置而仍然能夠安全運行，原因在于：

(1)流過端部的雷電流一般只在2kA以下，故其殘壓要比預(yù)定的5kA時的殘壓減小20%左右;

(2)大多數(shù)的來波是從較遠處襲來，陡度較小;

(3)據(jù)統(tǒng)計，三相來波的概率很小，只有10%左右，平均15年才有一次。

因此《交流電氣設(shè)備過電壓保護和絕緣配合》(DL/T620—1997)規(guī)定，不接地、經(jīng)消弧線圈接地 和公共電阻系統(tǒng)中的變壓器中性點，一般不配保護裝置。

110～220kV系統(tǒng)屬于有效接地系統(tǒng)，其中一部分中性點直接接地，同時為了限制單相接地電流 和滿足繼電保護的需要，一部分變壓器的中性點是不直接接地的。這種系統(tǒng)中的變壓器分兩種 情況，其一是中性點全絕緣，此時中性點一般不會加保護措施;其二是中性點半絕緣(新制變壓 器均是如此)，具體地說，110kV的變壓器中性點是35kV的絕緣水平，220kV的變壓器中性點則 是110kV級的絕緣水平。規(guī)程規(guī)定有效接地系統(tǒng)中的變壓器中性點保護一般應(yīng)采用間隙保護和 避雷器保護相并聯(lián)的保護方式。

2中性點保護間隙與過電壓保護

2.1單相接地過電壓

有效接地系統(tǒng)的單相接地時，計算不接地變壓器中性點電位時一般是以Xo/X1小于3為界，但 是實際上不同地區(qū)的電網(wǎng)及變電所的Xo/X1的值相差很大。變壓器的中性點處的過電壓水平也 自然不一樣，所以在一般的文章中推薦按照1，15倍的過電壓值和Xo/X1=3時取其中的最大值 作為最高運行電壓Umax，例如在1 10kV系統(tǒng)中最高運行線電壓為126kV，中性點的過電壓計 算公式為：

Uo=Umax×K/(K+2)式中：K——Xo/X1的值;

Xo——零序阻抗;

X1——正序阻抗。

當K=3時Uo=0.6Umax，即單相接地故障時110kV主變壓器中性點出現(xiàn)的最高電壓穩(wěn)態(tài)值為43.6。

如果系統(tǒng)單相接地時接地變壓器側(cè)斷路器跳閘，不接地變壓器側(cè)斷路器拒動，則系統(tǒng)形成局部 不接地系統(tǒng)，此時的中性點過電壓值更高，其值近似為相電壓值，如在110kV變壓器中表現(xiàn)的 中性點電位的穩(wěn)態(tài)值為73(此時繼電保護應(yīng)動作)。

2.2雷電過電壓

在雷雨季節(jié)，直接擊中變電站或沿線路傳到發(fā)電廠、變電站的高幅值雷電波造成變壓器中性點 電位升高，出現(xiàn)較高的雷擊過電壓，危及電氣設(shè)備的安全。變壓器中性點上出現(xiàn)的最大雷擊過 電壓主要取決于變壓器入口處的避雷器殘壓和變壓器的特性。一般雷擊過電壓計算如下：

Um=n/3(1+r)Us

式中：n——侵入雷電波相數(shù);

r——變壓器振蕩衰減系數(shù)，糾結(jié)式繞組取0.5，連續(xù)式繞組取O.8;

U5——變壓器入口處避雷器上的殘壓。

以上簡單敘述了幾種過電壓的形式，對變壓器絕緣和保護裝置的作用，取決于過電壓的波形、幅值和持續(xù)時間。標準雷電波形并不一定是由雷電引出，例如，當單相接地時，可在非接地相 上產(chǎn)生接近于雷電過電壓的短波前。

2.3放電間隙的保護作用

采用放電間隙保護的原理是在間隙回路中串入零序電流互感器，利用間隙的放電特性，使其在 雷電過電壓時放電以保護中性點絕緣。在系統(tǒng)發(fā)生故障后，變壓器中性點工頻電位升高至一定 值，零序電流保護動作，切除該不接地變壓器，以避免出現(xiàn)中性點接地帶故障運行。中性點零 序電流保護先以較短的時限切除低壓側(cè)的電廠聯(lián)絡(luò)線，再以略長的時限跳開變壓器各側(cè)的開關(guān)。

2.4避雷器的保護作用

無論作為無間隙的氧化鋅避雷器還是有間隙的普通閥式避雷器，選擇使用的一個共同原則是，使避雷器額定電壓不低于避雷器安裝點的暫時過電壓。JB/T5894-91《交流無間隙金屬氧化物避 雷器使用導(dǎo)則》指出，中性點有效接地系統(tǒng)中分級絕緣的變壓器，當其中性點未接地時，中性 點避雷器的額定電壓應(yīng)不低于變壓器的最高相電壓(并具體提出中性點的標準沖擊絕緣水平為 1 85kV時，氧化鋅避雷器的額定電壓為60kV)。

3保護間隙與避雷器伏秒特性的配合 3.1 保護裝置伏秒特性配合的基本要求

(1)為了使電氣設(shè)備得到可靠保護，保護裝置應(yīng)該滿足以下基本要求：

保護裝置的沖擊放電電壓Ub(i)應(yīng)該低于被保護設(shè)備的沖擊耐壓值。以變壓器為例，其沖擊耐壓 值通常取其多次截波耐壓值Uid，所以Ub(i)應(yīng)滿足下式要求：

Ub(i)(2)放電間隙應(yīng)該有平坦的伏秒特性曲線和盡可能高的滅弧能力。圖2中曲線1為絕緣的伏秒特 性，避雷器和保護間隙要能起到保護作用，其放電間隙的伏秒特性曲線2應(yīng)始終低于曲線1，并 留一定的間隔。顯然，放電間隙的伏秒特性越平坦越好，如果伏秒特性很陡，如圖3所示，則 可能與絕緣的伏秒特性相交，以致在較短放電的時間范圍內(nèi)不能保護設(shè)備。同時由于放電的分 散性，間隙和被保護設(shè)備的伏秒特性實際上處在一個帶狀的范圍內(nèi)，因此，要求保護設(shè)備伏秒 特性的上包絡(luò)線低于被保護設(shè)備伏秒特性的下包絡(luò)線，如圖4所示。

3.2保護間隙的放電特性及伏秒特性

均勻電場間隙在穩(wěn)態(tài)電壓下的擊穿特性：嚴格說來，均勻場只有一種，即無限大平行板電極間 的電場，這在工程中是無法實現(xiàn)的。工程上所使用的平行板電極一般都是采用了消除電極邊緣 效應(yīng)的措施(比如將板電極的邊緣彎曲成曲率半徑比較大的圓弧形，像高壓靜電電壓表的兩個電 極就是如此處理的)，這時兩平行板電極間的距離相對于電極尺寸比較h，就可以將這兩個電極 間的電場視為均勻場。由于均勻場的兩個平行板的形狀完全相同，而且平行布置，因而氣隙的 放電不存在極性效應(yīng)，而且也不存在電暈現(xiàn)象。一旦氣隙放電就會引起整個氣隙的擊穿，所以 其直流、工頻交流和沖擊放電電壓作用下的擊穿電壓相同，放電的分散性也小，擊穿電壓與電 壓作用時間無關(guān)。稍不均勻場氣隙的擊穿特性與均勻場下的擊穿特性基本相同。其伏秒特性見 圖5。

在極不均勻電場中，“棒一棒”間隙和“棒一板”間隙具有典型意義。前者具有完全對稱性，后者具有最大的不完全對稱性，其他類型的極不均勻電場的氣隙擊穿特性介于兩種典型氣隙的 擊穿特性之間。由實驗得出的結(jié)論是，不均勻場的放電具有明顯的極性效應(yīng)，而且隨著氣隙長 度的增加，氣隙的平均擊穿場強明顯降低，即存在“飽和”現(xiàn)象。其伏秒特性如圖5所示。由圖5中可以看出在島前的一段時間內(nèi)均勻電場的擊穿特性(也就是在沖擊電壓下的擊穿特性)較陡峭，也就是說在t 其中t1為電壓上升時間，to為統(tǒng)計時延，ta為放電發(fā)展時間，tb 是以上三個參數(shù)的和，它是放電所需時間。tb在數(shù)值上小于to，所以說間隙在短時間內(nèi)的放電 特性是與放電發(fā)展時間有關(guān)的，要在這極短的時間內(nèi)放電，間它的伏秒特性曲線。

3.4 保護間隙與避雷器的伏秒特性配合

(1)對放電間隙的要求：一是對工頻來說，從系統(tǒng)運行的要求，當Xo/X1值小于3時，單相接 地時放電間隙不應(yīng)動作，放電電壓應(yīng)大于43.6kV(有效值，峰值電壓為61.7kV);當系統(tǒng)形成局 部不接地系統(tǒng)，此時的中性點過電壓值更高，其值近似為相電壓值，如在110kV變壓器中表現(xiàn) 的中性點電位的穩(wěn)態(tài)值為73kV，單相接地間隙應(yīng)動作，啟動繼電保護切除故障，即放電間隙放 電電壓應(yīng)小于73kV(有效值，峰值電壓為103.2kV);二是間隙在雷電過電壓和系統(tǒng)單相接地瞬態(tài) 過電壓下均不應(yīng)動作。隙的擊穿電壓是非常大的。

3.3避雷器的放電特性

在目前變壓器中性點保護中，選用的主流避雷器的是金屬氧化物避雷器MOA。MOA閥片具有優(yōu)異 的非線性伏安特性;它沒有火花間隙，一旦作用電壓開始升高，閥片立即開始吸收過電壓的能量，抑制過電壓的發(fā)展;沒有間隙的放電時延，因而有良好的沖擊響應(yīng)特性。無續(xù)流、動作負載輕、能重復(fù)動作實施保護;只吸收過電壓的能量，而不吸收續(xù)流能量，因而動作負載輕。目前110kV 使用的避雷器參數(shù)(以撫順海岳電氣制造有限公司生產(chǎn)的避雷器為例)。

(2)對避雷器的要求：一是避雷器在工頻過電壓和操作過電壓下不應(yīng)動作，但在雷電和系統(tǒng)單相 接地瞬態(tài)過電壓下應(yīng)動作;二是避雷器的放電電壓和殘壓應(yīng)該小于153kV(變壓器絕緣耐操作波強 度75.5×√2×1.4=153kV);三是避雷器工頻放電電壓和滅弧電壓應(yīng)大于73kV(間隙控制電壓有 效值，峰值為103.2kV)。

(3)放電間隙和避雷器的配合要求(當工頻過電壓和高頻過電壓相繼出現(xiàn)時，避雷器先動作，然 后間隙動作，以保證避雷器的正常工作，這樣就沒有避雷器爆炸的可能性了)：

一是避雷器的滅弧電壓應(yīng)高于間隙最高工頻放電電壓，這樣避雷器在間隙的保護下不致滅不了 弧而爆炸;二是避雷器的沖擊放電電壓低，保證在高頻瞬態(tài)過電壓下由避雷器動作，避免正常系 統(tǒng)運行中發(fā)生單相接地故障時放電間隙動作，造成零序電流分量，使間隙零序電流誤動作;三是 間隙最高工頻放電電壓應(yīng)比最低相電壓低，從而保證能切除形成不接地系統(tǒng)單相接地等不對稱故 障;四是正常運行時電力系統(tǒng)Xo/x1值應(yīng)小于3，當Xo/x1值大于3時，運行系統(tǒng)發(fā)生單相接地 時，放電間隙應(yīng)動作。

(4)避雷器的最低放電電壓值應(yīng)大干103.2kV，保護間隙的最低放電電壓應(yīng)大于61.7kV，最高放 電電壓應(yīng)小于103.2kV。

t在小于to的時候是避雷器和間隙配合的關(guān)鍵，我們正是利用了間隙放電的放電時延(一般為幾 十毫秒)和金屬氧化物避雷器無放電時延的特性解決了他們之間的配合問題。

4結(jié)束語

(1)氣體的放電特性隨著電場的均勻程度的改變而改變，均勻電場中氣體的擊穿電壓穩(wěn)定，總體 的伏秒特性較平坦，但是在較短的時間內(nèi)存在放電時延的問題。

(2)金屬氧化物避雷器的MOA閥片具有優(yōu)異的非線性伏安特性;它沒有火花間隙，一旦作用電壓 開始升高，閥片立即開始吸收過電壓的能量，抑制過電壓的發(fā)展;沒有間隙的放電時延，因而有 良好的沖擊響應(yīng)特性。

(3)合理地應(yīng)用保護間隙和避雷器的伏秒特性配合曲線，并在實驗條件下加以校驗，使他們能夠 在各自的規(guī)定條件下放電進而發(fā)揮各自的作用是很有現(xiàn)實意義的。

第五篇：35KV避雷器（范文）

35KV避雷器

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。每一塊敏電阻從制成時就有它的一定開關(guān)電壓（叫壓敏電阻），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），壓敏電阻呈低值擊穿，相當于短路狀態(tài)。然而壓敏電阻被擊狀態(tài)，是可以恢復(fù)的；當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，在電力線上如安裝氧化鋅避雷器后，當雷擊時，雷電波的高電壓壓敏電阻擊穿，雷電流通過壓敏電阻流入大地，使電源線上的電壓控制在安全范圍內(nèi)，從而保了電器設(shè)備的安全。

分類

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500kV、220kV、110k66kV四個等級等級。

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1kV、0.5kV、0.38kV、0.22kV四個電壓等級。

2.按標稱放電電流分

氧化鋅避雷器按標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片，內(nèi)部采用特殊結(jié)構(gòu)，用先進工藝方法裝配而成，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）三類氧化鋅避雷器介紹

YBL-III氧化鋅避雷器是我公司系列漢化產(chǎn)品之

一、是全面檢測氧化鋅避雷器在電力系統(tǒng)行中的各項電氣特性的專用儀器。它具有下列優(yōu)點：

1、液顯圖文顯示，漢化打印，界面直觀

自動化程度高，便于現(xiàn)場人員操作和使用。

2、先進的數(shù)字信號處理技術(shù)，抗干擾性能強，測結(jié)果精度高，用戶可從液晶顯示屏上直接觀察信號波形，具有示波器功能。

3、安全可靠，采隔離變壓器和高阻分壓，從而避免PT二次側(cè)短路。

4、體積小，重量輕，便于攜帶。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 國家標準規(guī)定，系統(tǒng)供端電壓應(yīng)略高于系統(tǒng)的標稱電壓(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及以下系統(tǒng)的K=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-7.6/2Y5WR-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)，使得實踐氧化鋅避雷器出現(xiàn)熱崩潰甚至嚴重的爆炸事故。面對這種情況，許多供電局、電力設(shè)計院根據(jù)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)。而在多次國標討論稿中作負載試驗中耐受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199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3～66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)標準電壓的1.05-1.10倍)而在通報發(fā)布與新標準修訂的過渡階段，對中性點非接地系統(tǒng)的氧化鋅避雷額定電壓、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)一準，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年版新標準，安全、合理地避雷器進行選型的現(xiàn)實性 在我國2000年新標準中(GB11032-2000)，額定電壓的選擇上述

1.2-1.3倍原則得到了認可，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)具體條件進行模擬計算或按經(jīng)驗慣例對避雷器進行型時，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)計院圖紙中出了許多與上述值有細微差別的額定電壓值，我認為是不必要的(如10kV中出現(xiàn)16.5kV、16.7k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年版新標準中非接地統(tǒng)氧化鋅避雷器選型的科學性 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)定的動作負載試驗中確定的暫態(tài)過電壓下正確地工作。

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。工頻考電壓的選擇應(yīng)等于或大于額定電壓。這兩點在新國標要求中都較好地滿足，下面計算也可發(fā)是滿足過電壓要求的。國標要求，要保證單相接地運行2h不動作。最嚴重情況是當單相接地甩負荷同時發(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持續(xù)運行電壓UC(有效值)如下： 國標按荷電率為0.8選取額定電壓(即Ur≈1.25 UC)，均滿要求。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閥片不動作。現(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1.9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)，以國家標準精神中體現(xiàn)的推薦值較合適因為它滿足了極限要求

氧化鋅避雷器特性

氧化鋅避雷器七大特性：

一、避雷器的通流能力

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。川生產(chǎn)的氧化鋅避雷器的通流能力完全符合甚至高于國家標準的要求。線路放電等級、能量吸收力、4/10納秒大電流沖擊耐受、2ms方波通流能力等指標達到了國內(nèi)領(lǐng)先水平。

二、保護特性優(yōu)異

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。當過電壓侵時，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，此后氧化鋅片又恢復(fù)高阻狀態(tài)，使電力系統(tǒng)正常工作。

三、密封性能良好

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。

四、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壓力； C避雷的頂端承受導(dǎo)線的最大允許拉力。

五、解污穢性能

無間隙氧化鋅避雷器具有較高的耐污穢性能。目前國家標準規(guī)定的爬電比距等級為： I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 特重污穢區(qū)：爬電比距31mm/kv

六、高運行可靠性