避雷器技术及标准的解读

1、2 1 1、 避雷器技术避雷器技术 2 2、 新颁布新颁布DL/T 815-2012DL/T 815-2012标准介绍标准介绍 4 4、 正在修订正在修订DL/T 804-2002DL/T 804-2002标准介绍标准介绍3一、避雷器技术一、避雷器技术4 1、 避雷器的作用避雷器的作用 用途用途-限制过电压（限制过电压（雷电和操作雷电和操作）。）。 保护设备免受过电压的绝缘损坏（保护设备免受过电压的绝缘损坏（限压器限压器）；）； 绝缘配合的基础绝缘配合的基础。 发展历史：发展历史：间隙间隙-管型避雷器管型避雷器-碳化硅碳化硅-氧化锌；氧化锌； 有间隙有间隙-无间隙。无间隙。 无间隙金属氧化物避

2、雷器。无间隙金属氧化物避雷器。一、避雷器技术一、避雷器技术52、 工作原理（工作原理（非线性特性非线性特性） 氧化锌电阻片是避雷器芯体的核心，当作用在避雷器上的电氧化锌电阻片是避雷器芯体的核心，当作用在避雷器上的电压达到动作电压时，电阻片的阻抗急剧减小，处于大电流导通状压达到动作电压时，电阻片的阻抗急剧减小，处于大电流导通状态，从而快速泄放过电压能量并将其两端的过电压限制在一定水态，从而快速泄放过电压能量并将其两端的过电压限制在一定水平，以保护设备的绝缘；在过电压冲击波过后，电阻片会即刻恢平，以保护设备的绝缘；在过电压冲击波过后，电阻片会即刻恢复到原高阻状态。复到原高阻状态。 避雷器用电阻片的

3、形状分为饼状和环状，见下图。避雷器用电阻片的形状分为饼状和环状，见下图。 图图1-1 饼状电阻片饼状电阻片 图图1-2 环状电阻片环状电阻片一、避雷器技术一、避雷器技术6 电阻片是由氧化锌（电阻片是由氧化锌（ZnO）和少量添加剂充分混合、研磨）和少量添加剂充分混合、研磨和搅拌，经喷雾造粒、压制成形，再高温烧制而成。和搅拌，经喷雾造粒、压制成形，再高温烧制而成。 微观结构：微观结构： ZnO晶粒（直径大约晶粒（直径大约10m）是低电阻率介质，）是低电阻率介质，在其表层即晶界层（约在其表层即晶界层（约0.1m厚）是高电阻率。两者紧密连接。厚）是高电阻率。两者紧密连接。 工作原理：低电场区（势垒）、

4、中电场区和高电场区（隧工作原理：低电场区（势垒）、中电场区和高电场区（隧道效应），实现非线性特性。道效应），实现非线性特性。一、避雷器技术一、避雷器技术7一、避雷器技术一、避雷器技术 金属氧化物电阻片典型伏安特性曲线金属氧化物电阻片典型伏安特性曲线83、避雷器的类型、避雷器的类型 （1）按用途分类）按用途分类 按其使用场合和保护对象分为：按其使用场合和保护对象分为：电站电站用、用、配电配电用、并用、并联电容器联电容器用、用、变压器中性点变压器中性点用、用、发电机发电机用、用、电动机电动机用和发用和发电机中性点电机中性点用等。用等。 a) 电站用避雷器电站用避雷器 用以限制作用在用以限制作用在3

5、1000kV变电站设备上操作和雷电过电压。变电站设备上操作和雷电过电压。 b) 配电用避雷器配电用避雷器 用以限制作用在用以限制作用在320kV配电设施，主要是配电变压器、分段开关、刀闸配电设施，主要是配电变压器、分段开关、刀闸及电缆头的雷电过电压和除谐振过电压及暂态过电压以外的相对地过电压。及电缆头的雷电过电压和除谐振过电压及暂态过电压以外的相对地过电压。 c) 并联电容器用避雷器并联电容器用避雷器 用以限制投切电容器组时可能产生的过电压，用于不同容量和电压等级电用以限制投切电容器组时可能产生的过电压，用于不同容量和电压等级电容器组的避雷器，其能量吸收能力有不同的要求。容器组的避雷器，其能量

6、吸收能力有不同的要求。 一、避雷器技术一、避雷器技术9 d) 发电机用避雷器发电机用避雷器 用以限制作用在发电机的雷电过电压和除谐振过电压以外的相用以限制作用在发电机的雷电过电压和除谐振过电压以外的相对地过电压，并可限制升压变的传递过电压。对地过电压，并可限制升压变的传递过电压。 e) 电动机用避雷器电动机用避雷器 用以限制用以限制310kV投切电动机时的操作过电压。投切电动机时的操作过电压。 f) 发电机中性点用避雷器发电机中性点用避雷器 用以限制发电机中性点的雷电侵入波过电压，同时对发电机整个用以限制发电机中性点的雷电侵入波过电压，同时对发电机整个绝缘也有一定的保护作用。在正常运行工况下，

7、作用在避雷器上的绝缘也有一定的保护作用。在正常运行工况下，作用在避雷器上的电压很低。电压很低。 g) 变压器中性点用避雷器变压器中性点用避雷器 主要用以限制中性点为分级绝缘的变压器（包括中性点接有低主要用以限制中性点为分级绝缘的变压器（包括中性点接有低于其设备绝缘水平的设备，如消弧线圈）雷电过电压，在正常运行于其设备绝缘水平的设备，如消弧线圈）雷电过电压，在正常运行工况下，作用在避雷器上的电压很低。工况下，作用在避雷器上的电压很低。 一、避雷器技术一、避雷器技术103、避雷器的类型、避雷器的类型 （2）按结构分类）按结构分类 为为无间隙无间隙避雷器和避雷器和有间隙有间隙避雷器。避雷器。一、避雷

8、器技术一、避雷器技术无间隙 具有具有结构简单结构简单、保护特性平坦保护特性平坦、安装安装方便和方便和运运行检测行检测方便等优点。方便等优点。有间隙 线路防雷用避雷器线路防雷用避雷器( (减少避雷器和老化和运维减少避雷器和老化和运维).).谐振过电压多发的地方谐振过电压多发的地方( (早期早期).).限制限制110110220kV220kV敞开式变电站多重雷过电压用敞开式变电站多重雷过电压用. .113、避雷器的类型、避雷器的类型 （3）按绝缘外套材质分类）按绝缘外套材质分类 绝缘外套绝缘外套式和式和金属罐金属罐式。式。一、避雷器技术一、避雷器技术金属罐式金属罐式避雷器是金属罐式避雷器是GISG

9、IS的配套设备的配套设备; ;为为单体单体结构结构, ,没有外绝缘和污秽问题没有外绝缘和污秽问题. .绝缘外套 突出优点是突出优点是抗老化抗老化性能和性能和抗弯抗弯的机械的机械强度。强度。瓷外套瓷外套 复合外套复合外套耐污耐污性能高、体积小、重量轻和不易性能高、体积小、重量轻和不易破碎等优点破碎等优点12一、避雷器技术一、避雷器技术 瓷套式避雷器瓷套式避雷器 复合外套式避雷器复合外套式避雷器 金属罐式避雷器金属罐式避雷器 13一、避雷器技术一、避雷器技术14一、避雷器技术一、避雷器技术15一、避雷器技术一、避雷器技术16 4、主要性能参数、主要性能参数 避雷器的性能参数取决于工程条件和避雷器的

10、制造技术。避雷器的性能参数取决于工程条件和避雷器的制造技术。主要包括有：主要包括有： a) 持续运行电压；持续运行电压； b) 额定电压；额定电压； c) 参考电压；参考电压； d) 保护特性；保护特性； e) 能量吸收能力；能量吸收能力； f) 工频耐受特性工频耐受特性; 等等。等等。 一、避雷器技术一、避雷器技术17（1）持续运行电压）持续运行电压 允许持久地施加在避雷器端子间的工频电压有效值允许持久地施加在避雷器端子间的工频电压有效值(老化老化)。 运行电压与系统的接地方式有关。运行电压与系统的接地方式有关。一、避雷器技术一、避雷器技术电压等级电压等级中性点有效接地中性点有效接地系统系统

11、中性点非有效接地系统中性点非有效接地系统10s以上切除故障10s及以内切除故障320kV/Uc1.1 UmUcUm / 3566kV/UcUm110kV及以上UcUm / /318 （2）额定电压）额定电压 避雷器额定电压是施加到避雷器端子间的最大允许工频避雷器额定电压是施加到避雷器端子间的最大允许工频电压有效值，按照此电压所设计的避雷器，能在所规定的动电压有效值，按照此电压所设计的避雷器，能在所规定的动作负载试验中确定的暂时过电压下正确地工作。它是表明避作负载试验中确定的暂时过电压下正确地工作。它是表明避雷器运行特性的一个重要参数，但它不等于系统标称电压。雷器运行特性的一个重要参数，但它不等

12、于系统标称电压。 a) 有效接地相同有效接地相同 通常取等于或大于安装处的工频暂时过电压，如通常取等于或大于安装处的工频暂时过电压，如330kV、500kV和和750kV变电站，线路侧按变电站，线路侧按1.4p.u.，母线侧按，母线侧按1.3p.u.选取。选取。 但但1000kV变电站，线路侧和母线侧均按变电站，线路侧和母线侧均按1.3p.u.（828）选取。选取。 b) 有效接地相同有效接地相同 通常取最高运行电压通常取最高运行电压的的1.25倍。倍。一、避雷器技术一、避雷器技术19 （3）参考电压）参考电压 避雷器参考电压是指在规定的参考电流下避雷器的电压。避雷器参考电压是指在规定的参考电

13、流下避雷器的电压。参考电压通常取避雷器伏安特性曲线上拐点处的电压，参考参考电压通常取避雷器伏安特性曲线上拐点处的电压，参考电压与运行电压之比为荷电率。避雷器参考电压有工频参考电压与运行电压之比为荷电率。避雷器参考电压有工频参考电压和直流参考电压之分。电压和直流参考电压之分。 工频参考电压工频参考电压应不低于避雷器的额定电压值，工频参考应不低于避雷器的额定电压值，工频参考电流在几安至十几安范围。它与运行电压之比为电流在几安至十几安范围。它与运行电压之比为荷电率荷电率（老（老化性，电位分布不均性）。化性，电位分布不均性）。 直流参考电压直流参考电压并不反映交流避雷器的特性，只是为了便并不反映交流避

14、雷器的特性，只是为了便于现场测试之用。于现场测试之用。 一、避雷器技术一、避雷器技术20 （4）保护特性）保护特性 避雷器的保护特性是限制雷电过电压水平的关键，保避雷器的保护特性是限制雷电过电压水平的关键，保护水平越低，限压效果更好。但避雷器的参考电压值限制护水平越低，限压效果更好。但避雷器的参考电压值限制了避雷器的保护特性不能过低，因此，需要进一步降低电了避雷器的保护特性不能过低，因此，需要进一步降低电阻片的压比，即标称放电电流下的残压与参考电压之比。阻片的压比，即标称放电电流下的残压与参考电压之比。 降低无间隙避雷器压比的措施，一是改进电阻片的配降低无间隙避雷器压比的措施，一是改进电阻片的

15、配方和工艺，此受制于制造技术；二是增加电阻片的面积，方和工艺，此受制于制造技术；二是增加电阻片的面积，即采用大直径电阻片和多柱并联结构。即采用大直径电阻片和多柱并联结构。一、避雷器技术一、避雷器技术21 （5）吸收能量）吸收能量 一、避雷器技术一、避雷器技术雷电模拟近区雷击-4/10s，2次；操作冲击动作负载试验；动作负载试验；大电流冲击动作负载试验动作负载试验。操作过电压 动作负载试验-模拟不同的线路长度和波阻抗预热-2次长线-额定电压10s-运行电压30min线路放电线路放电耐受能力耐受能力抽样试验检验，18次（3次6组）。方波电流方波电流耐受能力耐受能力大电流冲击大电流冲击耐受能力耐受能

16、力 电阻片的电阻片的均匀性均匀性 电阻片侧面电阻片侧面的绝缘性的绝缘性 22 （6）工频电压耐受时间特性）工频电压耐受时间特性 是指在规定条件下对避雷器施加不同的工频电压，避雷器是指在规定条件下对避雷器施加不同的工频电压，避雷器不损坏、不发生热崩溃时所对应的最大持续时间的关系曲线。不损坏、不发生热崩溃时所对应的最大持续时间的关系曲线。 GB11032中规定，曲线至少由中规定，曲线至少由3点组成，时间范围为点组成，时间范围为0.1s20 min。 这个特性是表明避雷器在运行中吸收了规定的操作过电压这个特性是表明避雷器在运行中吸收了规定的操作过电压能量以后，耐受暂时过电压的能力。能量以后，耐受暂时

17、过电压的能力。 该能力的提升可进一步该能力的提升可进一步降低降低避雷器的工频参考电压和避雷器的工频参考电压和额定额定电压电压，为进一步降低避雷器的，为进一步降低避雷器的保护水平保护水平带来益处。带来益处。一、避雷器技术一、避雷器技术23 5、选择的一、选择的一般程序般程序 (站避雷器站避雷器) 一、避雷器技术一、避雷器技术按照使用地区的环境条件,确定避雷器的使用条件 根据被保护对象,选择避雷器的类型 确定避雷器外套材质根据最高长期电压,确定避雷器的持续运行电压 根据暂态过电压水平等,确定避雷器的额定电压(工频耐受特性) 按照绝缘配合的要求，确定避雷器的保护特性 根据操作过电压计算,确定避雷器的

18、吸收能力 还有机械特性、外绝缘特性、耐短路电流能力等24二、二、新颁布标准新颁布标准 DL/T 815-2012DL/T 815-2012 的介绍的介绍25 1、范围、范围 本标准规定了交流输电线路用本标准规定了交流输电线路用复合外套复合外套金属氧化物避金属氧化物避雷器的使用条件、技术要求、试验方法、检验规则、标志雷器的使用条件、技术要求、试验方法、检验规则、标志及包装等。及包装等。 本标准适用于本标准适用于10kV10kV500kV500kV交流输电线路用避雷器，该交流输电线路用避雷器，该避雷器只用于避雷器只用于限制线路雷电过电限制线路雷电过电压，以保护线路绝缘子免压，以保护线路绝缘子免受雷

19、电引起的绝缘闪络。受雷电引起的绝缘闪络。 二二、DL/T 8DL/T 81 15-205-201 12 2标准标准262、规范性引用文件、规范性引用文件新增：新增：GB775“GB775“绝缘子试验方法绝缘子试验方法”； GB4585“GB4585“交流系统用高压绝缘子的人工污秽交流系统用高压绝缘子的人工污秽试验试验”； GB4585“GB4585“交流系统用高压绝缘子的人工污秽交流系统用高压绝缘子的人工污秽试验试验”； IEC 60099-8“1kVIEC 60099-8“1kV以上交流架空输配电线以上交流架空输配电线路用有外串间隙金属氧化物避雷器路用有外串间隙金属氧化物避雷器”。 二二、D

20、L/T 8DL/T 81 15-205-201 12 2标准标准273、术语和定义、术语和定义 旧旧版本有版本有5 5个定个定义。义。 a) a) 交流输电线路用复合外套金属氧化物避雷器；交流输电线路用复合外套金属氧化物避雷器； 特指线路防雷击闪络之用。特指线路防雷击闪络之用。 b) b) 复合外套金属氧化物避雷器本体；复合外套金属氧化物避雷器本体； c) c) 避雷器本体工频参考电压；避雷器本体工频参考电压； d) d) 串联间隙；串联间隙； e) e) 复合绝缘支撑件。复合绝缘支撑件。 二二、DL/T 8DL/T 81 15-205-201 12 2标准标准283、术语和定义、术语和定义

21、新增新增5 5个定义。个定义。 a) a) 避雷器本体元件；避雷器本体元件； b) b) 避雷器本体比例单元；避雷器本体比例单元； c) c) 线路避雷器比例单元；线路避雷器比例单元； d) d) 线路避雷器的额定电压；线路避雷器的额定电压； e) e) 避雷器本体的额定短路电流。避雷器本体的额定短路电流。 二二、DL/T 8DL/T 81 15-205-201 12 2标准标准29 5、标准额定值、标准额定值 (1) 避雷器的额定电压避雷器的额定电压（推荐的是最小值推荐的是最小值） 电压等级电压等级10500kV，有间隙有间隙和和无间隙无间隙是是不同不同的；的； 新增了系统标称电压新增了系统

22、标称电压20kV等级等级，并对，并对“标准级差标准级差”作了调整。作了调整。 (2) 避雷器标称放电电流避雷器标称放电电流-（取值取值同站避雷器，概念有所不同同站避雷器，概念有所不同）二二、DL/T 8DL/T 81 15-205-201 12 2标准标准无间隙 推荐取站避雷器相同或推荐取站避雷器相同或高高一级的值。一级的值。（此结构不推荐）（此结构不推荐）有间隙 不同站避雷器，不同站避雷器，低约低约78%78%。非有效接地系统非有效接地系统 有效接地系统有效接地系统 取站避雷器相同或取站避雷器相同或低低一级的值一级的值30 5、标准额定值、标准额定值 (1) 表表1-避雷器额定电压避雷器额定

23、电压（最小最小） 二二、DL/T 8DL/T 81 15-205-201 12 2标准标准系统标称电压系统标称电压避雷器额定电压避雷器额定电压标准级差标准级差无间隙避雷器无间隙避雷器带间隙避雷器带间隙避雷器101713120332513554423669675311010890622021618063303122881250044439612316、运行条件运行条件 (1) 正常运行条件中新增正常运行条件中新增“垂直安装垂直安装”一项；一项； (2) 异常运行条件中新增：异常运行条件中新增： a) 过度暴露在严重的潮气、湿气、降水或蒸汽中；过度暴露在严重的潮气、湿气、降水或蒸汽中； b) 避雷

24、器带电冲洗；避雷器带电冲洗； c) 异常运输和贮存；异常运输和贮存； d) 风速风速35m/s； e) 非直立安装；非直立安装； f) 地震烈度大于地震烈度大于7度；度； g) 避雷器的扭转负荷；避雷器的扭转负荷； h) 避雷器用于机械支撑。避雷器用于机械支撑。二二、DL/T 8DL/T 81 15-205-201 12 2标准标准32 7、技术要求、技术要求 (1) 本体参考电压本体参考电压 同避雷器的额定电压，同避雷器的额定电压，有间隙有间隙和和无间隙无间隙是是不同不同的；的； (2) 本体参残压本体参残压 a) 只要求雷电冲击残压；只要求雷电冲击残压； b) 与站避雷器相比，要与站避雷器

25、相比，要高高。二二、DL/T 8DL/T 81 15-205-201 12 2标准标准33 (3) 有间隙避雷器的放电特性有间隙避雷器的放电特性 a) 雷电冲击雷电冲击50%放电电压放电电压 不大于不大于线路绝缘子放电电压值的线路绝缘子放电电压值的75%-最大最大间隙距离。间隙距离。 b) 雷电冲击伏秒特性雷电冲击伏秒特性 低于线路绝缘子伏秒特性低于线路绝缘子伏秒特性15%（试验方法）。（试验方法）。 c) 耐受电压耐受电压 应能耐受应能耐受工频工频过电压和过电压和操作操作过电压过电压-最小最小间隙距离；间隙距离； 试验采用试验采用工频工频，试验电压值按阀式避雷器取；，试验电压值按阀式避雷器取

26、； 另外，还应考虑本体损坏情况。另外，还应考虑本体损坏情况。二二、DL/T 8DL/T 81 15-205-201 12 2标准标准34二二、DL/T 8DL/T 81 15-205-201 12 2标准标准系统标称电压系统标称电压kV (有效值有效值)雷电冲击雷电冲击50%放电电压放电电压不大于，不大于，kV (峰值峰值)工频湿耐受电压工频湿耐受电压不小于，不小于，kV (有效值有效值)10100262016042352407066400117110525（70075%）170（2.3p.u.）220900（120075%）340（2.3p.u.）33013004605001760510（1

27、.6p.u.）35 (4) 续流遮断能力续流遮断能力 带间隙避雷器，应证实其在潮湿和污秽情况的工频续流带间隙避雷器，应证实其在潮湿和污秽情况的工频续流遮断能力。遮断能力。 (5) 耐污秽性能耐污秽性能 按避雷器本体和支撑件之和计算，应符合上述污秽分级按避雷器本体和支撑件之和计算，应符合上述污秽分级要求；避雷器本体和支撑件的最小公称爬电比距应分别不小要求；避雷器本体和支撑件的最小公称爬电比距应分别不小于于17mm/kV 。 (6) 动作负载动作负载 无间隙无间隙避雷器和避雷器和有间隙有间隙避雷器之分。避雷器之分。 (7) 机械性能机械性能 拉伸（拉伸（悬挂悬挂）和抗弯（）和抗弯（座式座式）。）。 (8) 材料性能材料性能 湿气浸入试验和气候老化试验。湿气浸入试验和气候老化试验。二二、DL/T 8DL/T 81 15-205-201 12 2标准标准36 8、试验方法、试验方法 9、检验规则、检验规则 10、包装、运输及保管、包装、运输及保管 11、运行维护（、运行维护（新增新增） (1) 无间隙无间隙 检测方法和周期可参照变电站用无间隙避雷器（检测方法和周期可参照变电站用无间隙避雷器（维护工作量维护工作量大，不推荐采用