氧化锌避雷器

1、无间隙金属氧化物避雷器无间隙金属氧化物避雷器（通常指氧化锌避雷器简称 MOA是目前国际上最先进的 过电压保护器，它用于保护电气设备不受大气过电压和操作过电压的损坏。由于MOAfSiC 避雷器相比具有保护性能好、能量吸收大、稳定性好等优点，已逐渐取代了 SiC 避 雷器，在我国高压、超高压系统中几乎处于垄断地位， 在配电系统中也得到了广泛推广。一、氧化锌避雷器的结构无间隙氧化锌避雷器由非线性金属氧化物电阻片串联和 （或）并联且无并联或串联 放电间隙所组成的避雷器。1 非线性金属氧化物电阻片（通常称阀片）是避雷器主要工作元件，由金属氧化物制成。由于它具有非线性伏安特性，在过电 压时呈低电阻，从而限

2、制避雷器端子间的电压，而在正常工频电压下呈现高电阻。2 避雷器内部均压系统并联于一片或一组电阻片上的均压阻抗，主要是均压电容器，使沿电阻片柱的电压分布均匀。（大部分厂家在110kV及以上采用）3 避雷器均压环一种金属部件，通常呈圆环形，用以改善静电场下避雷器的电压分布。 （通常在 110kV 级以上避雷器上安装）4 避雷器压力释放装置用于释放避雷器内部压力的装置， 并防止外套由于避雷器的故障电流或内部闪洛时 间延长而发生爆炸。5 避雷器脱离器联结在避雷器与地之间，正常运行时、避雷器动作时脱离器不动作。当避雷器受潮 或老化时，泄漏电流达到一定数值，脱离器应有效或永久脱离。这种避雷器在配网上应用较

3、合适，因为 10kV避雷器相对来说产品质量难以控制， 挂网运行数量多，定期试验有时跟不上，当避雷器异常时，如脱离器按规定脱离，则设 备巡视时较易发现（不带脱离器的避雷器有时坏了不能从外观直观地发现） 。二、氧化锌避雷器的特点1 优异的保护特性由于氧化锌电阻片的非线性特性， 当避雷器在正常工作电压下， 电阻片呈现高阻性， 流过避雷的电流仅是微安级，当遭受过电压时，避雷器优异的非线特性发挥了作用，在 极短时间内，电阻片呈低阻性，处于导通状态，流过避雷器的电流达数千安培，释放过 电压能量，避雷器两端电压小于设备耐受的电压（此电压为避雷器的残压） ，从而防止 了过电压对输变电设备的侵害。特别是氧化锌电

4、阻片良好的陡波响应特性，对陡波电压无迟延；操作残压低，无放电分散性等优点克服了碳化硅避雷器所固有的因陡波放电迟延引起陡波放电电压高，操作波放电分散性大，致使操作波放电电压高等缺点，从而增大了陡波、雷电波、操作波 下的保护裕度，在绝缘配合方面，可以做到陡波、雷电波、操作波下的保护裕度接近一 致，对设备提供最佳保护，提咼了保护可靠性。几个概念：雷电冲击电流：一种8/20波形冲击电流，波前时间T仁79us,波尾视在半峰值时 间 1822us；标准操作冲击波形：波前时间 TP=250us± 20% 半波峰时间T2= 2500us± 60% （TP 为波峰时间）陡波冲击电流：视在波前

5、时间为1us的冲击电流，因设备调整的限制，实测值为0.91.1us。视在波尾半峰值时间不大于 20us。2吸收能量大具有吸收操作过电压（空载线路分合闸、空载变压器份闸、线路非对称性故障分闸 和震荡解列、投切电容器组、配网系统弧光接地过电压）下长持续时间操作冲击电流的 能力。根据系统中性点接地方式不同，此电流峰值视在持续时间在20003200us之间，充电电压在3.22.4Ur之间。具有耐受各种雷电过电压下的大的冲击电流的能力，20kA、10kA的避雷器大电流冲击耐受能力可达100kA, 5kA的可达65kA, 1.5kA的可达10kA。举例：雷电流强度大于40kA及以上的概率比规程规定的低，绝

6、大部分雷电强度落在20kA及以下，下表为DL/T 620-1997规定雷电流强度分布与我省实测雷电强度分布雷电流强度>100kA>80kA>60kA>40kA>20kADL/T 620-1997规定雷电流强度分布（%7.312.3320.8035.1159.26实测闪电强度分布百分比（%0.351.83.8916.3867.18所以所选避雷器吸收能力均满足要求。具有承受方波冲击电流的能力：避雷器雷电过电压和部分操作过电压下动作后，吸 收冲击电流能量，但系统电容、电感元件储存的能量仍会继续向避雷器释放，因此根据 避雷器类型和使用情况应能承受幅值为 50600A持续时

7、间为2000us的方波冲击电流。 3运行的稳定性MOA勺寿命主要取决于阻性电流在 MOAt产生热量和其本身的散热能力。由于运行 电压下泄漏电流为微安级，其阻性分量更小，在100200uA之间。理论上MOA寿命在40C下大约为110年，但由于避雷器的制造工艺、运行环境、选型、接地等方面的原因， 实际运行寿命大大缩短。三、氧化锌避雷器的型号含义型号说明：DQDI 使用特征伏防衿&高原L:线诙1标称放电电硫下星丈殯压則避雷器额足电压則1产品设计厚葺使用场合出配电* £；电站D：电机粗L離转电动机R；电容型T；厭道 比无间障G有串联间隙 标称於电电流阳 育机复合外奁（瓷外套无此町 金

8、雇氧化厠避雷器举例：Y10W5-200/496 Y10W-216/536 YH1.5W-144/320Y10W-100/248Y10W-108/281Y1.5W1-72/186YH5WZ-51/134YH5WR-54/134Y5W-17/45Y5WS-17/50四、氧化锌避雷器的选型原则1选择的一般程序1.1按照使用地区的气温、海拔、风速、污秽等级和地震等环境条件，确定避雷器的使 用条件；1.2根据被保护对象选择避雷器的类型，如变电站用、电容器用、配电线路用等； 1.3根据系统标称电压、系统额定频率、系统接地方式、接地故障因数、接地故障持续 时间等综合因素选择避雷器的技术参数。2避雷器技术参数

9、的选择2.1额定电压Ur：是避雷器两端子间允许的最大工频电压的有效值，是表明避雷器运行的一个重要参数，但不等于系统标称电压。举例：Y10W5-200/496 Y5WS-17/50分别对应 220kV 和 10kV 系统用。在系统标称电压相同时，避雷器额定电压越高，泄漏电流越小，避雷器越不易老化, 运行寿命越长。但避雷器额定电压越高，残压也越高，在同样的保护水平下，保护裕度 就降低，这两者是矛盾的。一般选择时，在绝缘配合系数满足要求时，额定电压可选择 高一些。一般不低于下表数值。110kV系统通常选大于等于在中性点有效接地系统可以大于等于暂时过电压：100kV, 220kV系统通常大于等于200

10、kV,具体应根据过电压的程度选择。如保护长线路 避雷器或电缆避雷器，由于对地电容较大，有容升电压，应选择较大值（108kV、216kV等）。中性点非有效接地系统，10s内切除故障的，同上；10s内不能切出故障的，可以 根据暂时过电压乘以系数1.251.3，一般10kV推荐值为17kV, 35kV推荐值为54kV。变压器中性点用避雷器，一般有效接地系统不低于系统最高运行相电压，非直接接 地系统不低于系统最高运行电压。一般全绝缘的35kV变压器推荐值为51kV,分级绝缘变压器110kV的为72kV，220kV的为144kV。无间隙金属氧化物避雷器Ur和Uc系统接地方式持续运行电压Uc kV额定电压

11、Ur kV相地中性点相地中性点有 效 接 地110kVUm" 3720.45Um570. 75Um94.50.57 Um72220kVUm" 30.13 Um(0.45Um)0.75 Um0.17 Um(0.57Um)330kV、500kVUm" 3( 0.59Um0.13 Um0.75 Um (0.8Um)0.17 Um不 接 地3kV-20 kV1.1Um ; Ung0.64 Um ； Um/ "31.38 Um ；1.25Um30.8 Um ；0.72Um335kV、66kVUmUm" 31.25 Um0.72 Um消弧线圈Um ； Um

12、Um"3； Umg/ "31.25 Um ；1.25Um30.72Um ；0.72Um3低电阻Um-Um-高电阻1.1Um ； Um1.1Um/" 3；Umg/"31.38 Um ；1.25Umg0.8 Um ；0.72Umg注：1、Um为系统最高运行电压。2、220kV括号外、内数据分别对应变压器中性点经接地电抗器接地和不接地。3、330kV、500kV括号外、内数据分别与工频过电压 1.3p.u.和1.4p.u.对应 220kV变压器中性点经接地电抗器接地和 330Kv、500kV变压器或高压并联电抗 器中性点经接地电抗器接地时，接地电抗器的电抗与变

13、压器或高压并联电抗器 的零序电抗之比小于等于1/3。2.2持续运行电压Uc：氧化锌避雷器的持续运行电压 Uc是指在正常运行中允许持久地施加在 MOA端子上 的工频电压有效值，其值应与避雷器额定电压近似成正比，大约为额定电压的75%80% 具体要求见上表。一般正规厂家的避雷器名牌上均注明此值。对中性点有效接地系统来说，接在相对地的避雷器，其持续运行电压应不低于系统的最高工作相电压举例：Y10W-100/248 大约在78kV左右，相电压为72.7kV对中性点非有效接地系统来说，如单相接地故障在10s内切除选择原则可同接地系 统（如经过小电阻接地的系统，系统单相接地时保护要跳闸，所以系统承受的过电

14、压与 直接接地系统相同）；单相接地不瞬时跳闸的系统，当发生单相接地故障时，健全相上 的电压大于等于线电压，所以要求 UC大于等于1.1UR!我公司情况同上。举例：YH5WZ-51/134-般在 40.8kV 左右，Y5W-17/45 般在 13.6kV 左右2.3标称放电电流避雷器的标称放电电流选择主要按被保护设备的耐雷水平而定。110kV和220kV系统可选用5kA,在雷电活动强烈地区、重要变电站、进行保护不 完善或进行段内雷水平达不到规定时，可选用10kA,我公司通常选用10kA。35kV及以下系统，一般选用5kA已非常满足要求。2.4避雷器的保护水平（结合变压器的绝缘水平）避雷器的保护水

15、平应根据被保护设备的雷电冲击耐受电压和操作冲击耐受电压确 定并满足绝缘配合的要求。雷电过电压保护水平取陡波冲击电流下最大残压除以1.15与标称放电电流下最大残压值的较高者；操作过电压保护水平是操作冲击电流下的最大残压。绝缘配合系数：a：雷电过电压：中性点避雷器1.25，避雷器菲紧靠保护设备1.4b:操作过电压：1.15举例：252/126/12kV变压器，分级绝缘，中性点不直接接地的绝缘水平：h.v线路端子SI/LI750/950kVh.v中性点端子LI/AC400/200kVm.v线路端子LI/AC480/200kVm.v中性点端子LI/AC250/95kVl.v线路端子LI/AC75/35

16、kV举例：典型的电站和变压器中性点用避雷器参数避雷器 额定电压（有效避雷器持续运行电压标称放电电流20kA等级标称放电电流10kA等级标称放电电流5kA等级标称放电电流1.5kA等级电站避雷器电站避雷器电站避雷器变压器中性点避雷器值）（有效值）陡波 冲击电 流残压雷电 冲击电流 下残压操作 冲击电 流下残 压直流1mA参考电 压不小于陡波 冲击电 流残压雷电 冲击电 流下残压操作 冲击电流 下残压直流1mA参考电 压不小于陡波 冲击电 流残压雷电 冲击电 流下残压操作 冲击电 流下残 压直流1mA参考电 压不小于雷电 冲击电 流下残压操作 冲击电 流下残 压直流1mA参考电 压不小于（峰值不大

17、于）（峰值不大于）（峰值不大于）（峰值不大于）72581861741038467.22542211881219072.52642352011302702352011309675，77i280250213140288250213140186174103100"7829126022114529926022114510279.62972662261483052662261481088431528123915732328123915714411632029920519215056050042628020021565825204422902041595945324522962071664404

18、10292216168.56305624783142882197826985934083002288147276184253062338317426304333122378477606434423242468807896684594203181170104685856510759608525654443241238110690759711371015900597468330130611669566301198107095063060046215181380 14281064849816391491 -234875目前避雷器阀片质量较高，避雷器的残压得到了有效降低，设备的绝缘水平如变压 器220

19、kV线路端子雷电耐受950kV与避雷器雷电残压496kV之比远远大于1.4，操作耐 受750kV与避雷器操作残压之比远远大于1.15，绝缘配合裕度较大。前面提到，在绝缘 配合满足要求的情况下，为了提高避雷器的运行寿命，可适当提高额定电压。2.5工频电压耐受时间特性工频电压耐受时间特性是指避雷器预热到 60C后，在较短的时间内（不超100m$） 施加一次（10kA、20kA、5kA （Ur=90kV及以上为两次）长持续时间冲击电流，注入一定 能量，对避雷器施加工频电压，绘出时间电压曲线图。一般在1.2Ur下持续时间只有0.1s 左右，1.0 Ur下持续时间只有500s左右，此数据各厂家产品差别加

20、大，也反映了一个 厂家的产品质量问题。2.6外绝缘配置避雷器的外绝缘配置按照安装地点污秽等级瓷外绝缘配置，对潍坊地区来说，大家洼变电站是4级污区，其余变电站均处3级污区，输电线路万莲线与日照接壤段处 2级 污区，其余均处3级污区，3级污区此绝缘配置标准为爬电比距不小于 25mm/kV由于 合成绝缘避雷器绝缘水平高，75%勺绝缘水平相当于瓷绝缘的100%目前选择的合成绝 缘避雷器绝缘水平已大大满足要求。2.7机械性能运行中的避雷器要承受导线的最大允许水平拉力和作用于避雷器上的风压力；悬挂式避雷器，应按规定做拉伸试验；举例：以前避雷器的选型存在一些问题，有的额定电压选择较低，如市中站10kV出线柜

21、中安装的避雷器，额定电压为 12.7kV，系统正常运行无问题，当系统有异常时， 比如说较常见的故障单相接地时非故障相电压可能大于等于线电压，高于避雷器持续电压10kV,由于馆长时间长，所以避雷器发生热崩溃而爆炸。以上情况要在订货技术条件书中提出。五、氧化锌避雷器的配置及接地原则变电站内避雷器应以最短的接地线与主接地网连接，同时应装设计集中接地装置， 以使冲击电流快速入地。装设在电缆头附近的避雷器接地端应电缆金属外皮相连。1为限制投切电容器产生的过电压，应选用电容器避雷器，一般安装在电容器与地之间。2为限制雷电侵入波对变电设备的危害，应在变电站安装避雷器，根据不同情况安装位 置一般应符合以下要求

22、2.1母线上应装设避雷器。当避雷器与主变的最大电气距离超过下表数值时，必须在主 变附近增设一组避雷器。系统标称电压kV进线长度km进线路数123> 4110155851051151.59012014516521251702052302202125195235265(90)(140)(170)(190)注：括号中距离对应的雷电冲击全波耐受电压为850kV对其他设备的最大距离可相应增加 35%架空进线为同塔双回或多回时，应按一路 进线考虑。按照以上标准，我公司的很多变电站的变压器可以不装设避雷器。但如出现变压器 低压侧开关在断开位置时，高压侧如有雷电波入侵或有操作过电压，由于变压器高低压 线

23、圈间的电容耦合作用，可能产生传递过电压，危及变压器低压侧线圈绝缘。因此，变 压器低压侧应装设避雷器。目前我公司有的变压器低压侧未安装避雷器，正常运行方式 下变压器不会失去保护。非正常方式下，应从运行方式上加以控制，在雷雨季节时应禁 止变压器低压侧开关断开运行，由于某种工作需要非雷雨季节变压器开关断开运行时， 应禁止高压侧进行操作。2.2 热备用线路在开关断开侧应装设避雷器；2.3 变电站 35kV 及以上电缆进线段，在电缆与架空线连接处级装设避雷器。电缆长度 不超50m或随超50m但经计算装一组避雷器可满足要求，可只装设母线避雷器（主要从 避雷器的保护范围来考虑）；如超50m且雷雨季节断路器可

24、能断路运行，应在电缆末端 装设避雷器。（主要从避雷器的保护范围来考虑） 。2.4 有效接地系统中不接地的中性点为分级绝缘的变压器， 中性点应装设避雷器；原 因为不接地中性点在系统过电压时要承受一定的过电压， 目前我公司变压器接地方式随 运行方式调节。）2.5 变电站 10kV 配电装置，应在每组母线上和架空进线上装设避雷器； （主要原因为 10kV线路无防雷措施，雷击导线时雷电波易侵入变电站）。2.6 110kV、220kV的进线无电缆段的GIS变电站，在架空线路与GIS连接处应装设避雷 器，接地端应与GIS外壳相连，如变压器或GIS任一电气连接部分不超过130m则可只 装母线避雷器。2.7

25、110kV、220kV的进线有电缆段的GIS变电站，在电缆与架空线路连接处应装设避雷 器，电缆末端至变压器或GIS任一电气连接部分不超过130m则不装母线避雷器，但必 须装电缆末端避雷器。举例：还是以市中站10kV出线柜安装避雷器为例，同样安丘、弥南 35kV开关柜也 安装了过电压保护器，为电阻电容串联，作用与避雷器类似。如根据前面的配置原则， 完全可以不装。但是，早期的真空开关内外绝缘的裕度都较小，往往承受不了幅值较低 的过电压，所以采取了用避雷器来保护开关的方式。再分析03年11月份安丘站35kV主变301小车开关送电时对地放电异常：当时 1 主变高压侧已送电，用 301 开关对 35kV

26、1 母线充电，因开关本身的原因，小车反复几次 推进拉出，这实际上是一个对过电压吸收器中的电容反复充放电的过程，当电容器充电 达到一定程度时，小车开关向里推时，开关动静触头还有一定距离即发生放电现象，随 即对地放电。2.8 配电系统避雷器的安装2.8.1 10kV 配电变压器应装设避雷器；2.8.2 10kV 柱上开关和负荷开关应装设避雷器，热备用开关应在带电侧装设避雷器； 在雷电活动频繁区域，应在开关两侧装设避雷器，必要时在开关两侧相邻杆上再分别增 设一组避雷器；2.8.3在雷电活动频繁区域如附近有咼的建筑物或咼的树木不易发生直击雷，但可能易发生感应雷过电压引起线路跳闸的，以在附近杆塔上装设避

27、雷器。六、氧化锌避雷器的运行维护1避雷器投运前前的验收项目应包括：1.1应提交的资料文件是否完整，交接试验项目是否漏项，交接试验结果是否合格； 出厂例行试验项目：1.1.1持续电流试验1.1.2标称放电电流残压试验1.1.3 工频参考电压试验1.1.4 直流参考电压试验1.1.5 0.75 倍直流参考电压下泄漏电流试验1.1.6密封性能试验1.1.7局部放电试验1.1.8多柱避雷器电流分布试验注：额定电压42kV以下避雷器1、3、7项试验可不做。有的厂家技术力量薄弱，试验手段不能满足要求，以上试验项目可能不能全部开展， 验收时应注意。名牌上应有型号、持续运行电压、支流1mA电压、产品序号及编号

28、、生产日期、厂家等信息。1.2避雷器外部是否完整无缺损，封口处密封是否良好，硅橡胶复合绝缘外套憎水性是 否良好，伞裙是否存在破损或变形；举例：一用户10kV避雷器雷雨后爆炸，到现场分析原因，试验憎水性，结果全无， 比瓷瓶还差，主要是外绝缘的材料问题，外观一样，但成分不同1.3接地是否良好，接地引下线的截面是否满足要求；2避雷器设备运行监督项目、手段及标准项目名称监督手段要求瓷套表面巡视或停电检 查不得有严重积污，运行中不应出现放电现象；瓷套、法兰不应出现裂纹、破 损或放电烧伤痕迹；涂敷RTV涂料的瓷外套憎水性应良好， 涂层不应有缺损、 起皮、龟裂避雷器本体巡视或红外检 测内部不得岀现异常声响；不应岀现异常温度分布与避雷器连接的导线 及接地引下线巡视或停电检 查不得有烧伤痕迹或断股现象，接地端子应牢固并可靠接地，接地引下线应无 锈蚀，与主地网连通应良好避雷器放电计数器巡视、停电检 查或定期试验指示数应正确动作，连线牢固；计数器不得破损，内部不得有积水泄漏电流在线监测装 置巡视避雷器泄漏电流不应有明显变化避雷器均压坏巡视不彳得发生歪斜或放电硅橡胶复合绝缘避雷 器停电检查外套或RTV涂层憎水性应在HC1HC4级，伞裙不应破损或变形水泥结合缝及其上的 油漆停电检查应完好密封结构金属件:停电检查应无锈蚀或破损避雷器的引线及接地 端子以及密封结构金 属件停电检查应无不