氧化锌避雷器接线方式及参数选择

1、并联电容器装置中金属氧化锌避雷器几种接线方式 及其主要技术参数和型号选择金属氧化物避雷器,英文名为 Metal Oxide Arrester ,简称MOA无间隙金 属氧化物雷器，指仅有金属氧化物非线性电阻片相串联和（或）并联、无并联或申 联放电间隙所组成的避雷器，是用以保护电气设备免受各种过电压危害的保护设 备。电力系统中过电压是由雷击、开关操作或故障等引起的，可分为三大类：暂 时过电压，操作过电压，雷电过电压（或大气过电压）。MOA1七十年代发展起来的一种新型避雷器，它主要由氧化锌压敏电阻构成。每一块压敏电阻从制成时就有 它的一定开关电压（叫压敏电阻），在正常的工作电压下（即小于压敏电压）压

2、敏 电阻值很大，相当于绝缘状态，但在冲击电压作用下（大于压敏电压），压敏电阻 呈低值被击穿，相当于短路状态。然而压敏电阻被击状态，是可以恢复的；当高于 压敏电压的电压撤销后，它又恢复了高阻状态。因此，在电力线上如安装MOAB,当产生过电压时，高电压使压敏电阻击穿，电流通过压敏电阻流入大地，使电源线 上的电压控制在安全范围内，从而保护了电器设备的安全。为了使避雷器能可靠地 保护电气设备，要求避雷器的伏-安特性在电气设备的伏-安特性下面，当系统产生 过电压时，电容器两端电压升高，避雷器动作，将电容器两端的电压限制在避雷器 保护水平以下。目前氧化物避雷器阀片的主要成分是氧化锌，所以也常称之为氧化 锌

3、避雷器。目前使用的避雷器有瓷套式和复合外套两种，复合外套避雷器的外套材料选 用的主料是甲基乙烯基硅橡胶。复合外套避雷器和瓷套式避雷器相比，具有以下特 点：（1）重量轻，体积小；（2）避雷器的耐污性能好，利用硅橡胶外套的憎水 性，提高了避雷器的外绝缘性能，减轻了装置的维护工作量；（3）避雷器的防爆性能好，采用环氧玻璃丝筒和硅橡胶材料制成的复合外套，有利于释放避雷器故障时的内部压力，避免了避雷器爆炸对其它设备的危害。因此，现在常选用复合外套 氧化物避雷器。复合外套氧化物避雷器型号说明如下： / 附加特性代号标称放电电流下残压避雷器额定电压设计序号（用阿拉伯数字表示）使用场所结构特性标称放电电流产品

4、型式产品型式：Y瓷套式氧化物避雷器Y十复合外套氧化物避雷器结构特征：W无间隙C一串联间隙B一并联间隙使用场所：S配电型Z 电站型B一并联电容器用D1电机用T 电气化铁道用X一线路型附加特性：W防污型G高原型TH湿热带地区用根据避雷器安装地区的污秽情况，按标准 GB/T5582选用避雷器外绝缘污秽等 级。污秽等级分为4级，规定了外套最小公称爬电比距的要求：I级轻污秽地区为17mm/kVII级中等污秽地区为20mm/kV田级重秽地区为25mm/kVIV级特重污秽地区为31mm/kV避雷器的术语：持续运行电压（Uc）,允许持久地施加在避雷器端子间的工频电压有效值。额定电压（Ur）,施加到避雷器端子间

5、的最大允许工频电压有效值。标称放电电流（In）,用来划分避雷器等级的，具有 8/20波形的雷电冲击电 流峰值。残压（Ures）,放电电流通过避雷器时其端子间的最大电压峰值。直流1mAa考电压（U1mA ,避雷器在1mAft流参考电流下测出的避雷器上 的电压。一般不小于避雷器额定电压峰值。直流1mA电压通常又称为转折电压。当U1mA端电压小于U1m/W,通过避雷器电流很小，以容性分量为主，当端电压大于 时，避雷器电流迅速增大，且以阻性分量为主。荷电率（刀），持续运行电压的峰值与直流1mA#考电压的百分比。荷电率的高与低直接影响避雷器的老化速度，一般小于 80%避雷器的标称放电电流In是波形为8/

6、20用以划分其等级类别的重要参数。有1.5、2.5、5、10、20kA等五级，前三级分别与中性点、电机避雷器、电容 器避雷器相对应，电站避雷器则分为后三级。保护特性：MOA勺保护特性，完全由它的残压确定。一般残压与避雷器的额定电压成比 例。对于某一额定电压的 MOA其残压是通过避雷器电流的函数。保护特性由以下各项组合：a）陡波电流冲击下残压；b）雷电冲击电流下残压；c）操作冲击电流下残压。避雷器的操作冲击保护水平是规定的操作冲击电流下的最大残压。并联电容器装置中金属氧化锌避雷器主要限制操作过电压，系统母线避雷器 8/20心 雷电冲击残压主要限制大气过电压避雷器在操作过电压下的保护特性，规定进行

7、操作冲击电流下的残压试验， 实验的视在波前时间为30Q 但小于100仙s,视在波尾半峰值时间约为视在波前 时间2倍的放电电流峰值，因为操作冲击电流的波前时间在30100心范围内,对残压值无明显影响。电流幅值则按不同电压等级规定不同的数值(GB11032-2000中8.3.3表14并联补偿电容器用避雷器操作冲击电流峰值取125A及500A)。电容器组的操作过电压有可能是：(1)合闸过电压；(2)非同期合闸过电压；(3)合闸时触头弹跳过电压；(4)分闸时电源侧有单相接地故障或无单相接地故障的单相重击穿过电 压；(5)分闸时两相重击穿过电压；(6)断路器操作一次产生的多次重击穿过电压；(7)其他与操

8、作电容器组有关的过电压。从试验数据中可以看出，分闸操作时的过电压是主要的，其中分闸过电压又 主要出现在单相重击穿时，两相重击穿和一次操作时发生多次重击穿的几率均很 少。避雷器的主要参数的选择：GB50227-1995 并联电容器装置设计规范中：高压并联电容器装置的操作过电压保护和避雷器接线方式，应符合下列规 定:1 .高压并联电容器装置的分组回路，宜设置操作过电压保护2 .当断路器仅发生单相重击穿时，可采用中性点避雷器接线方式（图 A.0.4-1 ）,或采用相对地避雷器接线方式（图 A.0.4-2 ）。3 .断路器出现两相重击穿的概率极低时，可不设置两相重击穿故障保护。当 需要限制电容器极间和

9、电源侧对地过电压时，其保护方式应符合下列规定：（1）电抗率为12%t以上时，可采用避雷器与电抗器并联连接和中性点避 雷器接线的方式（图A.0.4-4 ）。（2）电抗率不大于1%寸，可采用避雷器与电容器并联连接和中性点避雷器 接线的方式（图A.0.4-3 ）。（3）电抗率为4.5%6%寸，避雷器接线方式宜经模拟计算研究确定。366kV为不接地系统，接于此系统中的电容器组的中性点均未接地。因 此，在开断电容器组时如发生单相重击穿，电容器组的电源侧（高压端）对地可能 出现超过设备对地绝缘水平的过电压，如在电抗率K=0时的理论最大值为5.87倍相电压，而且，随K值增大，过电压呈上升趋势；在电源侧有单相

10、接地故障时产生 的单相重击穿过电压远高于无接地情况。因此，对单相重击穿过电压应予以限制。 对于操作较为频繁的真空断路器，应考虑发生单相重击穿的可能性。根据国内已作的试验研究，使用无间隙金属氧化物避雷器限制单相重击穿过 电压时，避雷器接线方式可采用图 A.0.4-1或图A.0.4-2。在运行中，曾多次发生 相对地避雷器的爆炸事故。因此，武汉高压研究所和东北电力实验研究院都在自己 的研究报告中提出了中性点避雷器的保护方案，并建议以此替代传统的相对地保护 方案。报告中分析认为，中性点避雷器有下列优点：（1）正常运行时荷电率接近0,负担轻松，仅在电源侧有单相接地故障情况下荷电率较高。中性点避雷器长期在

11、接近于 0的电压下运行，使避雷器电阻片可以得到自恢复，大大延缓避雷器的老化速度，从而减少避雷器的损坏事故，对电网 和电容器组的安全运行均为有利；(2)使用的避雷器数量少，最经济；(3)避雷器接在中性点，万一发生爆炸事故，不会形成相间短路事故，事 故影响面小。但需指出，当电源侧有单相接地故障时开断电容器组发生了单相重击穿，采 用中性点避雷器保护方式尚难于达到绝缘配合要求，还需作进一步的试验研究，寻 求解决办法。因此，中性点避雷器的使用条件还要局限于不考虑电源侧有单相接地 故障时的重击穿，或对运行条件加以限制：电源侧有单相接地故障时不能作停运电 容器组的操作。还需指出，试验研究中的数据表明，电源侧

12、有单相接地时的单相重击穿，对 电容器的极间无影响；两相重击穿时的过电压也不受单相接地的影响，这也是确定 避雷器参数的依据之一。图A.0.4-2接线方案比较简单，可限制单相重燃时的相对地过电压和电容器 组中性点过电压。避雷器的持续运行电压按系统最高相电压选择。该方案对避雷器 的特性要求高，当发生一相接地时，要求非接地相的两台避雷器能通过三相电容器 积累的过电压能量。另外相问过电压的水平是由两只避雷器对地残压之和来决定 的。当开断电容器组时断路器发生两相重击穿，则电容器极间过电压可达2.87倍及以上，超整了电容器的相应绝缘水平，应予以保护。这种过电压保护的避雷器接线方 式，可采用附录A中的图A.0

13、.4-3或图A.0.4-4，但电抗率K为4.5%6%寸，需根 据具体工程的特定条件进行模拟计算研究确定。图 A.0.4-1器接线中性点避雷器接线图 A.0.4-2相对地避雷图A.0.4-3避雷器与电容器并联连接图A.0.4-4避雷器与和中性电抗器并联连接和中性点避雷器接线点避雷器接线西安神电避雷器有限公司根据西安 ABB电力电容器有限公司提供的产品样 本，计算并联电容器组用MOA勺主要技术参数及型号。举例说明如下：TBB10-6012/334-BLW用 MO像数（10kV电力系统用并联电容器的额定电压为 11/，3 kV）算得每相电容为158.2 pF。A.图 B.0.4-1 接线： 计算公式

14、（经验公式）：极问 MOA操作电流下残压：U5kAeV2X2.15UNUN:电容器额定电压持续运行电压：UO （1+XL/XQ UNImAft流参考电压：U1mA，2 Uc/刀 刀：MO的电率取0.75长持续时间（2ms方波）冲击电流：IY= （U0-U5kA）C/T式中：U0:预期过电压峰值，取3.15p.u C:每相电容器（小F）T:操作电流才t续时间取2 ms。L 型 MOA 2ms方波电流IL= （2.1 2.3 ） C0.73V2 UNU1mA (1.05,2Ue/，3) /qUe：系统额定电压特性参数U5kA kV (峰值)<U1mAkV>Uc kV （后效值）Ur k

15、V （后效值）2ms方波电流A极间（Y型）MOA19.013.06.89(784) 900中性点对地（L型）MOA17.011.58(843) 900相间38.026.013.617900相地36.024.513.617900注：括号内为计算值（下同）MO型号：单只型号 HY5WR-9/19+HY5WR-8/17900A （3 只+1 只）B.图 B.0.4-2 接线:普通型（三星接线）2ms方波电流I=1.6C0.643，2 UN=377A400A型号为：HY5WR-17/35 或 HY5WR-15/31.5L 型 MOA Ur=1.38 Um/，3=1.38 X 11.5/，3=9.16

16、kV 取 9 kVU1mA =(1.05,2 UN /0.75 ) X 1.25=15.7kV 取 16kVU5kA=16< 1.5=24 kV型号为：HY5WR-9/2/900A1 只C.图B.0.4-3 接线：普通型 MOA型号为：HY5WR-17/35400A图 B.0.4-1图 B.0.4-图 B.0.4-说明：据了解，图B.0.4-2接线方式运行经验不多，此接线不能有效限制电 容器极问过电压，但可减少两相重燃过电压的概率。无功补偿装置专家工作组在电力电容器标准宣讲及无功补偿装置运行经验研 讨会上，提高电力电容器运行可靠性的若干措施（征求意见稿）中，提出停止 使用四避雷器接线方式

17、（3支星接后经第4支接地），原因叙述为：由于运行条件 下中性点基本为零电位，因此，三支星接避雷器直接承受着系统电压作用。若避雷 器额定电压选低了，避雷器荷电率过高，易损坏；选高了，因导通时还要叠加中性 点避雷器残压，将使残压过高而起不到保护作用。再者，中性点避雷器与星接避雷 器作用是重叠的，并不能保护极间过电压，用在一起反将保护性能变差，因此应改 为3支接地方式。（广东省珠海电力设计院文件确定，中性点经小电阻接地系统，三星接线避 雷器选为12/32.4 ;中性点不接地或经消弧线圈接地系统，避雷器选为17/45。）参考文献：GB50227-1995 并联电容器装置设计规范GB 11032-2000 交流无间隙金属氧化物避雷器DL/T804-2002交流电力系统金属氧化物避雷器使用导则彭济南，叶德平，杨筱安.CJB-10交流系统用并联补偿电容器极问过电压 综合保护器.电瓷避雷器2003年第1期配合系数按惯用法衡量绝缘配合程度时,设备的绝缘水平与避雷器的保护水平之间应 有裕度，称之为配合系数ks,其数值为被保护设备的绝缘水平除以避雷器的保护 水平。按GB311.1的规定：操作过