第一篇：變壓器中性點避雷器及間隙保護

變壓器中性點接氧化鋅避雷器和間隙放電保護 2010-02-11 00:27

普通閥型避雷器是有火花間隙和電阻閥片組成；而氧化鋅避雷器無火花間隙，只由氧化鋅非線性電阻片組成，由于ZnO電阻片具有優(yōu)異的非線性伏安特性，可以取消串聯(lián)的火花間隙，實現(xiàn)避雷器無間隙無續(xù)流。

從結構來看，氧化鋅避雷器和放電間隙二者原理相同的，都是電壓高到一定程度被擊穿 后對地放電，只不過放電間隙被擊穿的是空氣，避雷器可以看做是氧化鋅電阻被擊穿，所以只是介質(zhì)不同而已，而介質(zhì)的不同又決定了二者的對地放電能力不同。避雷器的泄壓能力更強一些，但由于避雷器的成本更高，所以我們就想辦法在主變中性點過電壓不太高時，讓放電間隙先動作，在過電壓比較高時避雷器開始動作，當然此刻應該是二者同時動作的過程。因此，可以認為二者的作用是相同的，只是我們?nèi)藶榈卣{(diào)整間隙的大小或者是氧化鋅電阻的大小，來使它們動作有一個先后的過程。我們不能僅依靠二者的名稱來決定它們的作用。避雷器的作用就一定是防雷嗎？當然不是，這只是大家的一個習慣叫法而已，因為它可以防止各種過電壓。通過對設備本身結構的了解，可以幫助我們更好地認識到它們的作用。

中性點放電間隙接地與避雷器：主變壓器高壓繞組采用分級絕緣，中性點絕緣水平偏低。220KV變壓器中性點沖擊耐壓400KV，工頻耐壓200KV。假設變壓器不接地運行時，主開關跳閘時有一相未拉開，中性點將長時間耐受一定的穩(wěn)態(tài)電壓，暫態(tài)電壓又會超過工頻過電壓的允許值，中性點的避雷器可能會在暫態(tài)過電壓下放電，避雷器的熱容量小，在工頻過電壓沖擊下放電后不能滅弧，引起中性點與地之間的最高電壓超過中性點耐壓值，造成避雷器爆炸。綜前所述，變壓器的零序保護不能起作用，故在變壓器的中性點裝設了放電間隙的接地保護，作為一種比較粗糙的保護，用以保護變壓器絕緣。中性點放電間隙同時也是為了防止其它設備接地時該變壓器零位的過度漂移。避雷器在工頻和操作過電壓下不應動作，在雷電接地的瞬態(tài)過電壓下才動作。

第二篇：避雷器元件工作原理及設計原理1放電間隙與放電管放電間隙所謂

避雷器元件工作原理及設計原理

1、放電間隙與放電管

放電間隙：所謂放電間隙是把暴露在空氣中的兩塊相互隔離一空氣間隙的金屬物作為避雷放電的裝置。通常把其中一塊金屬接在需要防雷的導線上如電源的相線，另一塊金屬與地線連接。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。常用于高壓線路的避雷防護中。

氣體放電管：把一對互相隔開的冷飲電極，封裝在玻璃或陶瓷管內(nèi)，管內(nèi)再充以一定壓力的惰性氣體（如氬氣），就構成了一只放電管。

優(yōu)點：具有很強的浪涌吸收能力，即放電能力強、通流量大（可做到100KA以上），很高的絕緣電阻以及很小的寄生電容，漏電流小。對正常工作的設備不會帶來任何有害影響。

缺點：殘壓高（2～4KV），反應時間長（>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線上，有時回不同時放電，使兩導線之間出現(xiàn)電位差，為了使兩根導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?？梢钥醋魇怯蓛芍欢壏烹姽芎喜⒃谝黄饦嫵傻摹Ｈ壏烹姽苤虚g的一級作為公共地線，另兩級分別接在回路的兩條導線上。如圖

2、壓敏電阻：

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)是可以恢復的，當高于壓敏電壓的電壓被撤銷以后，它又恢復高阻狀態(tài)。當電離線被雷擊時，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)。

優(yōu)點：同開關電壓范圍寬（6——1.5KV），反應速度快（25ns）,通流量大（2KA/CM2），無續(xù)流。

缺點：容易老化，動作幾次后，漏電流會增大，從而導致壓敏電阻過熱，最終導致老化失效。

電容較大，許多情況下不在高頻率信息傳輸中使用。該電容又與導線電容構成一個低通。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。

3、抑制式二極管（TVS）：

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，并把電壓鉗制在預定水平。適用于交流電路。

優(yōu)點：動作時間極快，達到微微秒范圍。限制電壓低，擊穿電壓低，應用于各種電子領域。

缺點：電流負荷量小，電容相當高。

第三篇：變壓器保護教案

供電一部電力變壓器保護培訓教案

【教學目的】

1、了解變壓器配備保護的種類

2、了解變壓器的主要參數(shù)

3、掌握變壓器的巡視內(nèi)容 【教學過程】

一、變壓器應裝設的保護

（1）反映變壓器油箱內(nèi)部各種短路故障和油面降低的氣體保護（瓦斯保護）。（2）反映變壓器的繞組線引出線相間短路、中性點直接接地系統(tǒng)繞組和引出線的單相接地短路及繞組匝間短路的縱差保護。

（3）反映變壓器外部相間短路并作為氣體保護盒差動保護后備的過電流保護（或復合電壓啟動的過電流保護或負序過電流保護）。

（4）反映中性點直接接地系統(tǒng)中變壓器外部接地短路的零序電流保護。（5）反映變壓器對此過負荷的過負荷保護。（6）反映變壓器過勵磁的保護。

二、變壓器的保護裝置

（一）氣體保護 1.作用

氣體保護是變壓器本體內(nèi)部故障的主保護，它是反映變壓器油箱內(nèi)部各種短路故障時氣體數(shù)量、油流速度和油面降低的保護。

2.基本工作原理

氣體保護有輕氣體保護和重氣體保護變壓器內(nèi)部故障時，故障點局部高溫使變壓器油溫升高，體積膨脹，油內(nèi)空氣被排出而形成上升氣體。若故障點產(chǎn)生電弧，則變壓器油和絕緣材料將分解出大量氣體，這些氣體自油箱流向油枕上部，故障程度越嚴重，產(chǎn)生的氣體越多，流向油枕的油流速斷越快。由于排出氣體的數(shù)量和油流速度直接反映了變壓器性質(zhì)和嚴重程度，故少量氣體和氣流速度較小時，經(jīng)氣體保護動作于信號；故障嚴重，油流速度高時，重氣體保護瞬時動作于跳閘。

3.氣體保護的運行（1）主變壓器投運前，應檢查氣體繼電器有無殘留氣體、輕氣體保護觸點能否準確地動作于信號、氣體繼電器是否漏油、二次回路的絕緣電阻是否符合要求，試驗重氣體保護觸點能否動作于主變壓器各側斷路器跳閘。

（2）主變壓器正常運行時，輕氣體保護應投入信號，重氣體保護應投入跳閘。

（3）主變壓器停運時，輕氣體保護不應退出，以便發(fā)現(xiàn)變壓器油面的降低。

（二）變壓器的差動保護 1.作用

變壓器縱差保護是變壓器本體內(nèi)部、套管和引出線故障的主保護，它是反映變壓器繞組線引出線相間短路、中性點直接接地側的單相接地短路及繞組匝間短路的保護。差動保護動作應瞬時斷開各側斷路器。

2.差動保護的運行

（1）差動保護在第一次投入運行時，應作空載合閘試驗，以檢驗其躲勵磁涌流的性能。

（2）在差動回路上工作時或差動回路斷線后，將差動保護退出。（3）新投產(chǎn)的和二次差動回路經(jīng)過工作改動后的差動保護，應帶負荷做六角圖試驗，證明二次回路變比、極性正確以及差壓滿足要求，然后方可將差動保護投入運行。

（三）過電流保護（一般指復合電壓啟動的過電流保護）

變壓器的過電流保護一般包括帶低電壓啟動的過電流保護、復合電壓啟動的過電流保護、負序過電流保護及低阻抗保護等。它是為了防止變壓器外部短路時引起變壓器繞組的過電流，同時作為變壓器內(nèi)部故障的后備保護。動作于跳閘，跳開變壓器一、二次主斷路器。

（四）變壓器的零序保護 1.變壓器的零序電流保護

零序電流保護也是變壓器的后備保護，它反映三相系統(tǒng)中性點直接接地運行的變壓器外部單相接地故障引起的過電流的狀況。動作于跳閘，跳開一、二次主斷路器。

2.零序過電壓保護 低壓側有電源的變壓器，中性點可能接地運行或不接地運行時，對外部單相接地引起的過電流以及因失去接地中性點引起的過電壓除設零序電流保護外，還應增設零序電壓保護，該保護動作經(jīng)一個延時斷開各側斷路器。

（五）變壓器過負荷保護

如果變壓器過負荷運行時間過長，勢必影響繞組絕緣的壽命。因此裝設過負荷保護來反映變壓器過負荷的狀況。在大多數(shù)情況下，變壓器過負荷是對稱的，因此變壓器過負荷保護只用一個電流繼電器，接于在任一相電流之中，經(jīng)延時時作用于信號。

（六）后備保護的運行

（1）當主變壓器低壓側后備保護動作后，應檢查有無越級跳閘及各出線保護的動作情況。若查明是某一線路保護或斷路器拒跳造成，則應斷開該線路斷路器，然后合上主變壓器斷路器，恢復對其他線路的供電。

（2）若后備保護動作使主變壓器各側斷路器均跳閘，而外部無故障，則應檢查主變壓器主保護是否正常，檢查主變壓器本體有無異常，套管引出線有無放電痕跡，不查清原因不許對主變壓器試送電。

三、變壓器的電氣參數(shù)

（1）額定容量SN：是指規(guī)定條件下長期運行時輸出功率的保證值，以視在功率表示，單位是千伏安。

（2）額定電壓UN：是指變壓器長時間運行時所應承受的正常工作電壓，以kV表示。

（3）額定電流IN：是指變壓器在額定容量下允許長期通過的額定電流。（4）阻抗電壓Uk：也叫短路電壓。將變壓器的二次繞組短路，緩慢升高一次側電壓，當一次側繞組的電流達到額定值是，此時在一次側所施加的電壓，叫做短路電壓。

（5）負荷損耗（銅損耗）變壓器負荷電流流過一、二次繞組是，繞組上所消耗的功率，稱為負荷損耗，簡稱銅損耗。即把變壓器的二次繞組短路，在一次繞組通入額定電流變壓器所消耗的功率。包括基本損耗和附加損耗兩部分。

（6）空載電流I0，當變壓器一次側加額定電壓，二次側空載時，在一次側通過的電流稱為空載電流。因它在變壓器中起勵磁作用，故又稱勵磁電流，一般以額定電流的百分數(shù)表示。

（7）空載損耗（鐵損耗）△P0，變壓器一次側加額定電壓，二次側空載時，變壓器一次測得的有功功率稱為空載損耗。實為鐵芯所產(chǎn)生的損耗故友稱為鐵芯損耗（包括勵磁損耗和渦流損耗）。

四、變壓器巡視內(nèi)容（1）聲音應正常。

（2）油位應正常，外殼清潔，無滲漏油現(xiàn)象。（3）油枕油位應正常。

（4）三相負荷應平衡且不超過額定值。

（5）引線不應過松過緊，連接處接觸良好，無發(fā)熱現(xiàn)象。（6）氣體繼電器內(nèi)應充滿油。（7）冷卻系統(tǒng)運行應正常。

（8）絕緣套管應清潔，無裂紋和放電打火現(xiàn)象（9）呼吸器應暢通，油封完好，硅膠不變色。

（10）防爆管玻璃應完整、無裂紋、無存油。防暴器紅點應不彈出。變壓器發(fā)出異常聲音：過負荷；內(nèi)部連接部位接觸不良，放電打火；個別零件松動；系統(tǒng)中有接地或短路；大電動機啟動，使負荷變化較大。

變壓器氣體保護動作的原因?？赡苁牵?）因濾油、加油或冷卻系統(tǒng)不嚴密，致使空氣進入；（2）因溫度下降或漏油，使油面緩慢下降；（3）發(fā)生穿越性短路故障；（4）因變壓器內(nèi)部故障而產(chǎn)生大量氣體。

第四篇：變壓器停送電操作時,變壓器中性點接地刀閘投退分析

變壓器停送電操作時變壓器中性點接地刀閘投退分析

摘要: 我國110 kV及以上電壓等級的電力變壓器一般采取中性點直接接地的運行方式，此時變壓器中性點附近的繞組對地電壓比較低，不易發(fā)生絕緣故障，達到了節(jié)約制造成本的目的。這樣，一旦中性點產(chǎn)生過電壓，就直接威脅變壓器中性點的絕緣。為防止此類事件的發(fā)生，在變壓器停、送電操作時，都要推上變壓器中性點接地刀閘，防止操作時斷路器三相不同期分、合閘產(chǎn)生過電壓而損壞變壓器。關鍵詞：變壓器

中性點

過電壓

接地刀閘 1.變壓器中性點絕緣水平

我國變壓器中性點絕緣分為兩種：一種為全絕緣，另一種為半絕緣。

全絕緣：變壓器首端與尾端絕緣水平一樣的稱為全絕緣，多用在110 kV以下電壓等級的電力變壓器。

半絕緣：半絕緣變壓器中性點的絕緣水平比繞組首端要低，通常只有首端的一半，這些變壓器一般采取中性點有效接地的運行方式，此時變壓器中性點附近的繞組對地電壓比較低，不易發(fā)生絕緣故障，因此變壓器中性點的絕緣水平大都設計得比端部絕緣低，多用在110 kV及以上電壓等級的變壓器。2．三繞組變壓器工作原理

三相變壓器的每個鐵心柱上，都套著三個同心式繞組，分別為高、中、低壓繞組。高壓繞組總是排列在最外層，低壓繞組和中壓繞組則可以有不同的排列位置，低壓繞組在中間，宜作升壓變壓器使用；中壓繞組繞組在中間，宜作降壓變壓器使用。它的工作原理如圖1所示。

圖1 三繞組變壓器工作原理 3．過電壓對變壓器中性點絕緣的影響：（以切空載變壓器為例）

變壓器過電壓有大氣過電壓和操作過電壓兩類。操作過電壓一般為額定電壓的2—4.5倍，而大氣過電壓可達到額定電壓的8—12倍。變壓器設計的絕緣強度一般考慮能承受2.5倍的過電壓，中性點的電壓則更低。不論哪一種過電壓，都會導致變壓器鐵芯嚴重飽和，勵磁電流增大，使鐵芯嚴重發(fā)熱，燒毀變壓器絕緣，特別是中性點絕緣。

電網(wǎng)中用斷路器切空變是一種常規(guī)的操作方式。在這種操作過電壓中，有可能產(chǎn)生很高的過電壓。當變壓器瞬時切開的，磁能就轉變?yōu)殡娔?，在轉變的過程中就在變壓器上引起過電壓。由于操作過電壓的能量來源于電網(wǎng)本身，所以它的幅值和電網(wǎng)的工頻電壓基本上成正比，操作過電壓的幅值與電網(wǎng)該處工頻相電壓過電壓的幅值之比，稱為操作過電壓倍數(shù)K。4．變壓器停送電操作時，推上變壓器中性點接地刀閘的必要性

切除空載變壓器會產(chǎn)生過電壓：正常運行時，空載變壓器表現(xiàn)為一個勵磁電感。因此，切除空載變壓器就是切除一個電感性負荷。經(jīng)驗表明，用斷路器切斷大于100A以上交流電流時，磁場能量為零，在切除過程中不會產(chǎn)生過電壓。但切除空載變壓器時，所切除的是變壓器的空載電流，其值僅為額定電流的0.5%—4%，一般只有幾安到幾十安。斷路器的滅弧能力顯得異常強大，從而使空載電流未到零之前就因強制息弧而切斷，也就是發(fā)生空載電流的突然“截斷”。截流后，等值電感中儲藏的磁場能量全部轉變?yōu)榈戎惦娙莸碾妶瞿芰?，從而產(chǎn)生了切空載變壓器過電壓。如圖2所示

圖2 切空載變壓器過電壓

圖3切空載變壓器電路

根據(jù)上圖分析可知：對于一側有電源的受電變壓器，當其開關非全相拉、合時，若其中性點不接地有以下危險：（1）變壓器電源側中性點對地電壓最大可達相電壓，這可能損壞變壓器絕緣；（2）變壓器的高、低壓線圈之間有電容，這種電容會造成高壓對低壓的“傳遞過電壓”；（3）當變壓器高低壓線圈之間電容耦合，低壓側會有電壓達到諧振條件時，可能會出現(xiàn)諧振過電壓，損壞絕緣。對于低壓側有電源的送電變壓器：

（1）由于低壓側有電源，在并入系統(tǒng)前，變壓器高壓側發(fā)生單相接地，若中性點未接地，則其中性點對地電壓將是相電壓，這可能損壞變壓器絕緣；

（2）非全相并入系統(tǒng)時，在一相與系統(tǒng)相聯(lián)時，由于發(fā)電機和系統(tǒng)的頻率不同，變壓器中性點又未接地，該變壓器中性點對地電壓最高將是二倍相電壓，未合相的電壓最高可達2.73倍相電壓，將造成絕緣損壞事故。所以，在投、切空載變壓器時，必須合上變壓器中性點地刀閘，只有這樣，才能保證變壓器中性點絕緣不被破壞。

對于220KV變壓器從中壓側向系統(tǒng)送電時，必須同時合上變壓器中、高壓側中性點接地刀閘。因為，變壓器的變比K=U1/U2=220/110=2，當合中壓側開關時，產(chǎn)生的過電壓是其額定相電壓的2.5倍時，則高壓側就變?yōu)?倍的相電壓，這是變壓器高壓側中性點無法承受的，所以，也必須推上變壓器高壓側中性點地刀閘，只有這樣，才能保證變壓器中性點絕緣不被破壞。

5.中性點對繼電保護的影響

110kv及以上系統(tǒng)中性點直接接地電網(wǎng)中低壓側有電源的變壓器，中性點可能直接接地運行，也可能不接地運行。對這類變壓器，應當裝設反應單相按地的零序電流保護，用以在中性點接地運行時切除故障；還應當裝設專門的零序電流電壓保護，用以在中性點不接地運行時切除故障。保護方式對不同類型的變壓器又有所不同，下面分別予以說明。5.1全絕緣的變壓器 當變壓器低壓側有電源且中性點可能不接地運行時，還應增設零序過電壓保護。根據(jù)《電力設備過電壓保護設計技術規(guī)程》SDJ 7－79，對于直接接地系統(tǒng)的全絕緣變壓器，內(nèi)過電壓計算一般為3Uxg(Uxg---最高運行相電壓）。當電力網(wǎng)中失去接地中性點并且發(fā)生弧光接地時，過電壓值可達到3.0Uxg，因此不會損害變壓器中性點絕緣；但在個別情況下，弧光接地過電壓值可達到3.5Uxg，仍有損壞變壓器的危險。由于一分鐘工頻耐壓大于等于3．0Uxg，所以在3．5Uxg電壓下仍允許一定時間，裝設零序過電壓保護經(jīng)0.5s延時切除變壓器，可以防止變壓器遭受弧光接地過電壓的損害。其次，在非直接接地電力網(wǎng)中，切除單相接地空載線路產(chǎn)生的操作過電壓，可能達到4.0Uxg及以上。電網(wǎng)中失去接地中性點且單相接地時，以0.5s延時迅速切除低壓側有電源的變壓器，還可以在某些情況下避免電力設備遭受上述操作過電壓的襲擊。

在電力網(wǎng)存在接地中性點且發(fā)生單相接地時，零序過電壓保護不應動作。動作值應按這一條件整定。當接地系數(shù)X0/X1≤3時。故障點零序電壓小于等于0 ．6Uxg，因此，一般可取動作電壓力180V。當實際系統(tǒng)中X0/X1＜3時，也可取與實際X。／X1 值相對應的低于180V的整定值。

5.2分級絕緣的變壓器。

對于中性點可能接地或不接地運行的變壓器，中性點有兩種接地方式：裝設放電間隙和不裝設放電間隙。這兩種接地方式的變壓器，其零序保護也有所不同。

(1)中性點裝設放電間隙。放電間隙的選擇條件是：在一定的X0/X1值下，躲過單相接地暫態(tài)電壓。一般X0／X1≤3，此時，按躲過單相接地暫態(tài)電壓整定的間隙值，能夠保護變壓器中性點絕緣免遭內(nèi)過電壓的損害，當電力網(wǎng)中失去接地中性點且單相接地時，間隙放電。對于中性點裝設放電間隙的變壓器，要裝設零序電流保護，用于在中性點接地運行時切除故障。

此外，還應當裝設零序電流電壓保護，用于在間隙放電時及時切除變壓器，并作為間隙的后備，當間隙拒動時用以切除變壓器。零序電流電壓保護由電壓和電流元件組成，當間隙放電時，電流元件動作；拒動放電時，電壓元件動作。電流或電壓元件動作后，經(jīng)0．5s時限切除變壓器。零序電壓元件的動作值的整定與本條第一款零序過電壓保護相同。零序電流元件按間隙放電最小電流整定，一般取一次動作電流為100A。采用上述零序電流保護和零序電流電壓保護時，首先切除中性點接地變壓器，當電力網(wǎng)中失去接地中性點時，靠間隙放電保護變壓器中性點絕緣，經(jīng)0.5s 延時再由零序電流電壓保護切除中性點不接地的變壓器。采用這種保護方式，好處是比較簡單，但當間隙拒動時，則靠零序電流電壓保護變壓器，在0.5s期間內(nèi)，變壓器要承受內(nèi)過電壓，如系間歇電弧接地，一般過電壓值可達3.0Uxg，個別情況下可達3.5Uxg，變壓器有遭受損害的可能性。

(2)中性點不裝設放電間隙。對于中性點不裝設放電間隙的變壓器，零序保護應首先切除中性點不接地變壓器。此時，可能有兩種不同的運行方式：一是任一組母線上至少有一臺中性點接地變壓器，二是一組母線上只有中性點不接地變壓器。對這兩種運行方式，保護方式也有所不同。

采用比較簡單的辦法：反應中性點接地變壓器有零序電流；中性點不接地變壓器沒有零序電流和母線上有零序電壓的零序電流電壓保護，其動作時限與相鄰元件單相接地保護配合；零序電流保護只設置一段，帶一個時限，時限與零序電流電壓保護配合，以保證首先切除中性點不接地變壓器。

6結論

為防止過電壓損壞變壓器絕緣，特別是變壓器中性點絕緣，應采取以下措施：

切合110kV及以上有效接地系統(tǒng)中性點不接地的空載變壓器時，應先將該變壓器中性點臨時接地。為防止在有效接地系統(tǒng)中出現(xiàn)孤立不接地系統(tǒng)并產(chǎn)生較高工頻過電壓的異常運行工況，110～220kV不接地變壓器的中性點過電壓保護應采用棒間隙保護方式。對于110kV變壓器，當中性點絕緣的沖擊耐受電壓185kV時，還應在間隙旁并聯(lián)金屬氧化物避雷器，間隙距離及避雷器參數(shù)配合應進行校核。間隙動作后，應檢查間隙的燒損情況并校核間隙距離。參考資料

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第五篇：串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器的應用與試驗

串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器的應用與試驗

摘 要：文中通過分析碳化硅避雷器與無間隙氧化鋅避雷器在電力系統(tǒng)應用的不足比較，闡述了串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器的優(yōu)越性。并針對缺乏串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器試驗項目的情況，簡單分析了串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器在應用中的試驗問題。

關鍵詞：避雷器 比較 間隙 試驗

1.避雷器應用的比較

目前在電力系統(tǒng)中運行的避雷器主要有兩種類型。一類是以串聯(lián)火花間隙與碳化硅閥片為主要元件的傳統(tǒng)閥型避雷器;另一類是以氧化鋅電阻片為主要元件的金屬氧化物避雷器。其主要元件的伏安特性如下圖一二所示。

從圖一可以看到，對于單個間隙而言當很大的雷電流流過非線性電阻時，非線性電阻將呈現(xiàn)很大的電導率，使避雷器上出現(xiàn)的殘壓U0不致過高。當雷電流過去后，加在閥片上的電壓是系統(tǒng)電壓Ux時，非線性電阻的電導率突然下降而將工頻續(xù)流限制到很小的數(shù)值。事實上閥型避雷器的間隙由數(shù)個或數(shù)十個單間隙組成而形成的一個電容鏈。由于電極片對地和對高壓端蓋的部分電容的影響，電壓在各間隙上分布是不均勻的。嚴重的是這種不均勻非常的不穩(wěn)定，它受瓷套表面情況影響很大，使得避雷器的工頻放電電壓很不穩(wěn)定。雖然可以通過在每個間隙或間隙組上并聯(lián)一個分路電阻來解決，但分路電阻中將長期有電流流過(泄漏電流);且經(jīng)長期運行非線性并聯(lián)電阻會逐漸老化，表現(xiàn)為阻值增加，電導電流下降，影響避雷器性能。

從圖二可以看到氧化鋅電阻片在擊穿區(qū)域具有較好的非線性，使得氧化鋅避雷器在正常工作電壓下電阻值很大，泄漏電流很小;在過電壓情況下其電阻值又很小，過電壓能量釋放即恢復到高阻值狀態(tài)，無工頻續(xù)流，所以無間隙氧化鋅避雷器得到了廣泛應用。

但是，作為過電壓保護電器，針對其所釋放的能量，其自身仍存在過電壓防護問題。對于能量有限的過電壓(如雷電過電壓和操作過電壓)，避雷器泄流能起限壓保護作用。對能量是無限(有補充能源)的過電壓，如暫態(tài)過電壓(工頻過電壓和諧振過電壓的總稱)，其頻率或為工頻或為工頻的整數(shù)倍或分數(shù)倍，與工頻電源頻率總有合拍的時候，如因某些原因而激發(fā)暫態(tài)過電壓，工頻電源能自動補充過電壓能量，即使避雷器泄流過電壓幅值不衰減或只弱衰減，暫態(tài)過電壓如果進入避雷器保護動作區(qū)，勢必長時反復動作直至熱崩潰，避雷器損壞爆炸，因此暫態(tài)過電壓對避雷器有致命危害。如果已將全部暫態(tài)過電壓限定在保護死區(qū)內(nèi)不受其危害的避雷器，稱之為暫態(tài)過電壓承受能力強，反之稱暫態(tài)過電壓承受能力差。碳化硅避雷器暫態(tài)過電壓承受能力強，但由于運行中動作特性穩(wěn)定性差，常因沖擊放電電壓(保護動作區(qū)起始電壓)值下降，仍可能遭受暫態(tài)過電壓危害，動作負載重壽命短。無間隙氧化鋅避雷器因其拐點電壓(可近似地把參考電壓當作拐點電壓)偏低，僅2.21～2.56Uxg(最大相電壓)，而有些暫態(tài)過電壓最大值達2.5～3.5Uxg，故有暫態(tài)過電壓承受能差，損壞爆炸率高和壽命短等缺點。

對暫態(tài)過電壓危害有效防護辦法是加結構性能穩(wěn)定的串聯(lián)間隙將全部暫態(tài)過電壓限定在保護死區(qū)內(nèi)，使避雷器免受其危害。串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器有此獨具優(yōu)點。結構上串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器既有間隙又用氧化鋅閥片，其間隙結構不同于碳化硅避雷器。其間隙數(shù)量少，當過電壓達到?jīng)_擊放電電壓時，間隙無時延擊穿，同時因隙距大動作特性穩(wěn)定，可避免碳化硅避雷器間隙帶來的缺點。串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器的間隙已將全部暫態(tài)過電壓限定在保護死區(qū)內(nèi)免受其危害，故又可避免無間隙氧化鋅避雷器因拐點電壓偏低帶來的缺點。

2.串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器試驗問題

隨著現(xiàn)代防雷技術的發(fā)展，在小電流接地系統(tǒng)中交流串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器正逐步在變壓器開關、母線、電動機、發(fā)電機、線路、電容器組等電氣設備得到應用。作為電氣設備本身，同樣存在著閥片性能、參數(shù)設計、絕緣材質(zhì)、裝配不良、密封缺陷等問題;掌握其性能狀況亦顯得十分必要。對于中性點非直接接地的3—63KV電力系統(tǒng)中的氧化鋅避雷器，我國電力行業(yè)標準DL/T 596—1996《電力設備預防性試驗規(guī)程》(以下簡稱《規(guī)程》)明確規(guī)定其試驗項目為：1.絕緣電阻;2.直流1mA下的電壓U1mA及75%U1mA下的電流。眾所周知，該規(guī)程關于氧化鋅避雷器的試驗項目是源于《交流無間隙金屬氧化物避雷器》(GB11032—89)的規(guī)定要求，是針對交流無間隙氧化鋅避雷器的?！兑?guī)程》規(guī)定的試驗項目是否適用帶串聯(lián)間隙的氧化鋅避雷器值得商榷。

《規(guī)程》規(guī)定碳化硅避雷器FS系列的試驗項目為1.絕緣電阻;2.工頻放電。FCD系列試驗項目為1.絕緣電阻;2.電導電流。結合無間隙氧化鋅避雷器和有間隙碳化硅避雷器因結構不同而在試驗上的不同，我們認為目前在小電流接地系統(tǒng)中廣泛使用的帶串聯(lián)間隙的氧化鋅避雷器試驗項目應為1.絕緣電阻;2.工頻放電。對于一些為了解決電壓分布問題，而在間隙兩側并聯(lián)電阻的串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器還應做電導電流。

由于采用ZnO閥片，其絕緣電阻測量同無間隙氧化鋅避雷器。測量值決定于閥片外和內(nèi)部絕緣部件和瓷套。測量使用2500V兆歐表，35kV及以下避雷器絕緣電阻值不低于1000MΩ;35kV以上避雷器不低于25000MΩ。

由于存在間隙，直流1mA下的電壓U1mA及75%U1mA下的電流試驗項目是不適合有間隙氧化鋅避雷器的。而工頻放電試驗是檢驗間隙避雷器電氣性能的一個基本項目。雖然由于氧化鋅電阻片具有在低電壓下良好的高阻和限流的特點，可不考慮放電間隙的切斷比;但是，其工頻放電電壓同樣不能過高和過低。過高的工頻放電電壓就會使沖擊放電電壓升高，從而影響避雷器的性能。過低的工頻放電電壓就可能造成在被保護設備的絕緣能耐受而不需要保護的操作過電壓下動作。所以，工頻放電電壓應根據(jù)避雷器保護對象有相應的放電電壓范圍。目前，由于《規(guī)程》的相對滯后，很難在有關規(guī)程中查到相應的試驗標準。所以，預防性試驗應參照出廠試驗報告。

現(xiàn)提供目前保護高壓電動機常用的TBP系列A、B、C三型串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器工頻放電電壓范圍，供參考。

工頻放電電壓測試數(shù)值標準 額定電壓(kv)

型號 3.156.310.5注意

A型4.9--7.29.8--14.416.3--23.71、此標準為測3次的平均值;

2、所測值為出廠值90%--120%視為合格;

3、每次升壓應均勻，時間控制在3.5--7S;

4、每次間隔不小于10S;

5、除TBP內(nèi)部間隙放電，其它任何部位閃絡視為不合格。

6、接線同F(xiàn)S工頻放電試驗

B型6.6--9.713.2--19.321.9--32.0

C型7--10.213--20.123.1--33.6

電導電流試驗是檢查避雷器內(nèi)部是否受潮，并聯(lián)電阻有無斷裂、老化的一個重要指標。其試驗接線與FCD系列試驗接線一致;要求電導電流不大于50μA。

3.結束語

串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器使用了間隙和ZnO閥片，兩者互為保護。間隙使電荷率為零，解決了ZnO閥片老化問題;間隙在續(xù)流時易損壞，ZnO閥片優(yōu)越的性能使其無續(xù)流。保護設備的絕緣免受雷電和操作等過電壓的損壞起到良好的作用。優(yōu)越性的逐步體現(xiàn)，使得串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器將被越來越多的使用;其試驗標準也將逐步完善和規(guī)范。

參考文獻：

1、電氣試驗技能培訓教材 中國電力出版社 1998.3

2、電力設備預防性試驗規(guī)程(DL/T596-1996)原電力工業(yè)部