避雷器结构特点及试验分析

1、 234基基本本要要求求具有良好的伏秒特性，具有良好的伏秒特性，以易于实现合理的绝缘配合。以易于实现合理的绝缘配合。 应有较强的绝缘强度自恢复能力，以利于应有较强的绝缘强度自恢复能力，以利于快速切断工频续流，使电力系统得以继续快速切断工频续流，使电力系统得以继续运行。运行。56在绝缘强度的配合中对避雷器伏秒特性的要求不仅要位置低，在绝缘强度的配合中对避雷器伏秒特性的要求不仅要位置低，而且要形状平直。工程上通常采用冲击系数来反映伏秒特性而且要形状平直。工程上通常采用冲击系数来反映伏秒特性的形状。冲击系数是指冲击放电电压与工频放电电压之比值。的形状。冲击系数是指冲击放电电压与工频放电电压之比值。比

2、值愈小，秒特性愈平缓，也即是避雷器的冲击系数愈小，比值愈小，秒特性愈平缓，也即是避雷器的冲击系数愈小，保护性能愈好。保护性能愈好。避雷器伏秒特性的上限不应高于电气设备伏秒特性的下限。避雷器伏秒特性的上限不应高于电气设备伏秒特性的下限。78要求避雷器具有很强的绝缘强度自恢复能力，在工频续流要求避雷器具有很强的绝缘强度自恢复能力，在工频续流第一次过零时熄弧，不再重燃。第一次过零时熄弧，不再重燃。 灭弧电压：工频电流第一次过零后间隙所能承受的不至灭弧电压：工频电流第一次过零后间隙所能承受的不至于引起电弧重燃的最大工频电压。于引起电弧重燃的最大工频电压。灭弧电压越高灭弧电压越高 避雷器性能越好。避雷器

3、性能越好。91011氧化锌避雷器是很多（个）氧化锌电阻片组成，片的数量由电氧化锌避雷器是很多（个）氧化锌电阻片组成，片的数量由电压决定。氧化锌避雷器中的氧化锌电阻片压决定。氧化锌避雷器中的氧化锌电阻片( (又称阀片又称阀片) )具有良好具有良好的非线性伏安特性。当避雷器上加上正常工作电压时，阀片中的非线性伏安特性。当避雷器上加上正常工作电压时，阀片中只有很小的泄漏电流只有很小的泄漏电流( (微安数量级微安数量级) )通过。出现过电压时，避雷通过。出现过电压时，避雷器中有很大的电流通过，但电压却被限制在一定范围内。器中有很大的电流通过，但电压却被限制在一定范围内。12四、金属氧化物避雷器（四、金

4、属氧化物避雷器（MOAMOA）1 1氧化锌非线性电阻片氧化锌非线性电阻片以以ZnOZnO为主要材料，掺以为主要材料，掺以其他微量金属氧化物。其他微量金属氧化物。ZnZnO O阀片具有很理想的非线阀片具有很理想的非线性伏安特性，其非线性系性伏安特性，其非线性系数约为数约为0.0150.05 0.0150.05 。13MOAMOA避雷器主要电气参数避雷器主要电气参数产品型式：产品型式：Y-金属氧化金属氧化物避雷器物避雷器外套类型：外套类型：H-复合外套，复合外套，其他外套不其他外套不表示表示标称放电标称放电电流电流(kA)结构特征：结构特征：W-无间隙，无间隙，C-带串联带串联间隙间隙保护类型：保

5、护类型：S-配电，配电，R-电容器，电容器，T-电铁，电铁，Z或无或无-电站，电站，X-线路，线路，F-SF6组合电器组合电器设计序号：设计序号：以数字表以数字表示示避雷器额避雷器额定电压定电压标称放电标称放电电流下的电流下的残压残压附加特征代号：附加特征代号：A-A-爬电比爬电比距距25mm/Kv25mm/Kv，B-B-爬电比距爬电比距31mm/kV31mm/kV，J-J-绝缘子间隙，绝缘子间隙，K-K-空气间隙，空气间隙，S-S-三相。三相。14151 1、额定电压、额定电压 避雷器两端之间允许施加的最大工频电压有效值。相当避雷器两端之间允许施加的最大工频电压有效值。相当于有间隙碳化硅避雷

6、器的灭弧电压。它是避雷器各种特性于有间隙碳化硅避雷器的灭弧电压。它是避雷器各种特性的基准参数。的基准参数。2 2、起始动作电压、起始动作电压( (参考电压参考电压) ) 以通过以通过1mA1mA工频电流阻性分量峰值或直流幅值时的避雷器工频电流阻性分量峰值或直流幅值时的避雷器两端电压峰值两端电压峰值U1mAU1mA定义为起始动作电压定义为起始动作电压。163 3、持续运行电压、持续运行电压 它是指在运行中允许长期施加于避雷器两端的工频电压它是指在运行中允许长期施加于避雷器两端的工频电压有效值。它表征了有效值。它表征了MOAMOA对长期作用的工频电压耐受能力。对长期作用的工频电压耐受能力。 选择选

7、择MOAMOA持续运行电压持续运行电压U U时应满足：时应满足： 310kV 310kV系统系统Uc1.1Um; Uc1.1Um; 3566kV 3566kV系统系统UcUmUcUm式中式中UmUm系统最高运行线电压，为系统标称电压的系统最高运行线电压，为系统标称电压的1.151.15倍。倍。174 4、压比、压比氧化锌避雷器通过波形为氧化锌避雷器通过波形为8/20us8/20us的额定冲击放电电流时的残压与起的额定冲击放电电流时的残压与起始动作电压始动作电压( (参考电压参考电压) )之比。压比越小，说明通过冲击大电流时的之比。压比越小，说明通过冲击大电流时的残压越低，氧化锌避雷器的保护性能

8、越好。残压越低，氧化锌避雷器的保护性能越好。5 5、工频耐受伏秒特性、工频耐受伏秒特性 考核氧化锌避雷器对工频过电压的耐受能力。对中性点非直考核氧化锌避雷器对工频过电压的耐受能力。对中性点非直接接地系统，氧化锌避雷器在下列时间内耐受相应的工频过电压倍接接地系统，氧化锌避雷器在下列时间内耐受相应的工频过电压倍数：数： 1.2Um 1000s1.2Um 1000s 1.3Um 100s 1.3Um 100s 1.4Um 1s 1.4Um 1s18(6)(6)最大残压最大残压在避雷器所允许最大陡波冲击电流、雷电冲击电流及操作冲击电流在避雷器所允许最大陡波冲击电流、雷电冲击电流及操作冲击电流下避雷器两

9、端电压，它是表征避雷器保护水平的重要参数。下避雷器两端电压，它是表征避雷器保护水平的重要参数。(7)(7)压比压比它是指它是指MOAMOA在标称电流下的残压及在标称电流下的残压及1mA1mA参考电流下的起始动作电压的参考电流下的起始动作电压的比值。比值。(8)(8)荷电率荷电率它是指长期施加在它是指长期施加在MOAMOA上的持续工作电压峰值与其工频参考电压的上的持续工作电压峰值与其工频参考电压的比值。它是影响比值。它是影响MOAMOA的老化性能和保护水平的一项重要参数。的老化性能和保护水平的一项重要参数。 1920绝缘电阻测量测量绝缘电阻测量测量对被试避雷器充分放电对被试避雷器充分放电避雷器为

10、两节时的试验方法：当拆除一次连接线时，避雷器为两节时的试验方法：当拆除一次连接线时，可以分别对上、下两节避雷器进行试验，接线如下图中图可以分别对上、下两节避雷器进行试验，接线如下图中图a a和和图图b b。当不拆开一次连线时（避雷器顶部接地），试验接线见下图中当不拆开一次连线时（避雷器顶部接地），试验接线见下图中图图c c和图和图d d。避雷器为三节及以上时，在试验时一般不用拆开。避雷器为三节及以上时，在试验时一般不用拆开一次引线，试验时把避雷器顶部接地，试验接线可参照下一次引线，试验时把避雷器顶部接地，试验接线可参照下图执行图执行21 a 测量上节测量上节 b 测量下节测量下节 c 测量上节

11、测量上节 d 测量下节测量下节 e 测量底座测量底座22测量底座的绝缘电阻时，断开避雷器底座与计数器连接测量底座的绝缘电阻时，断开避雷器底座与计数器连接点，试验接线见上图中图点，试验接线见上图中图e e。用接地线对避雷器的两极充分放电。用接地线对避雷器的两极充分放电。注意事项注意事项:1:1、测量绝缘电阻前后，应将设备对地放电数次并、测量绝缘电阻前后，应将设备对地放电数次并短路接地；短路接地；2 2、用、用2500V2500V以上兆欧表；以上兆欧表；3 3、测量时应记录空气、测量时应记录空气相对湿度、环境温度；相对湿度、环境温度；4 4、不拆线测量下节避雷器时底座的、不拆线测量下节避雷器时底座

12、的绝缘电阻不能太低；绝缘电阻不能太低；5 5、拆开断开避雷器底座与计数器连接、拆开断开避雷器底座与计数器连接线时，拆前必须做好记录，恢复接线后必须认真检查核对。线时，拆前必须做好记录，恢复接线后必须认真检查核对。23试验要求：试验要求：避雷器本体：避雷器本体：35kV35kV以上，绝缘电阻不低于以上，绝缘电阻不低于2500M2500MW W；35kV35kV以下，绝缘电阻不低于以下，绝缘电阻不低于1000MW1000MW；底座绝缘电阻：不低于底座绝缘电阻：不低于5 MW5 MW；与历次试验结果和同类设备的试验结果相比无显著与历次试验结果和同类设备的试验结果相比无显著差别。差别。24对于阀型避雷

13、器，规程规定：对于阀型避雷器，规程规定：FSFS型的绝缘电阻应大于型的绝缘电阻应大于25002500兆欧。兆欧。当测得值低于规定值时，为查明原因，可进行泄漏电流测量，当测得值低于规定值时，为查明原因，可进行泄漏电流测量，泄漏电流一般不大于泄漏电流一般不大于10uA10uA。当测得值大于。当测得值大于20002000兆欧时，一般可兆欧时，一般可不做泄漏电流测量。不做泄漏电流测量。25直流直流1mA1mA下的电压下的电压U1mAU1mA为无间隙金属氧化物避雷器通过为无间隙金属氧化物避雷器通过1mA 1mA 直流电流时，被试品两端的电压值。直流电流时，被试品两端的电压值。0.75U1mA0.75U1

14、mA电压下的漏电电压下的漏电流，为试品两端施加流，为试品两端施加75%75%的的U1mAU1mA电压，测量流过避雷器的直流电压，测量流过避雷器的直流漏电流。漏电流。U1mAU1mA和和0.75U1mA0.75U1mA下漏电流是判断无间隙金属氧化物下漏电流是判断无间隙金属氧化物避雷器质量状况的两个重要参数，运行一定时期后，避雷器质量状况的两个重要参数，运行一定时期后，U1mAU1mA和和0.75U1mA0.75U1mA下漏电流的变化能直接反映避雷器的老化、变质程下漏电流的变化能直接反映避雷器的老化、变质程度。特别是对采用大面积金属氧化物电阻片组装的避雷器和度。特别是对采用大面积金属氧化物电阻片组

15、装的避雷器和多柱金属氧化物电阻片并联的避雷器，用此方法容易判断它多柱金属氧化物电阻片并联的避雷器，用此方法容易判断它们的质量缺陷。测量们的质量缺陷。测量0.75U1mA0.75U1mA下漏电流时的下漏电流时的U1mAU1mA电压值应选电压值应选用用U1mAU1mA初始值或制造厂给定的初始值或制造厂给定的U1mAU1mA值。值。26在线测量在线测量500kV500kV避雷器直流避雷器直流1mA1mA电压电压UlmAUlmA及及0.75UlmA0.75UlmA下漏电流的原理与接线方式下漏电流的原理与接线方式第一节测量接线27第二节测量接线28第三节测量接线29避雷器直流避雷器直流1mA1mA电压的

16、数值不应该低于电压的数值不应该低于GB 11032GB 11032中的规定中的规定数值，且数值，且U1mAU1mA实测值与初始值或制造厂规定值比较变化不实测值与初始值或制造厂规定值比较变化不应超过应超过5 5。0.75 U1mA0.75 U1mA下的泄漏电流不得大于下的泄漏电流不得大于50mA50mA，且与初始值相比，且与初始值相比较不应有明显变化。较不应有明显变化。与历次试验结果和同类设备的试验结果相比无显著差别。与历次试验结果和同类设备的试验结果相比无显著差别。如试验数据虽未超过标准要求，但是与初始数据出现比较如试验数据虽未超过标准要求，但是与初始数据出现比较明显变化时应加强分析，并且在确

17、认数据无误的情况下加明显变化时应加强分析，并且在确认数据无误的情况下加强监视，如增加带电测试的次数等。强监视，如增加带电测试的次数等。试验要求试验要求30试验关键点试验关键点高压引线应采用专用的屏蔽线，不能用设备的一次引线代替高压引线应采用专用的屏蔽线，不能用设备的一次引线代替（或部分代替）高压引线；（或部分代替）高压引线；不拆线的试验方法只适用于两节避雷器的特性基本相近的情不拆线的试验方法只适用于两节避雷器的特性基本相近的情况，如果特性相差太大，就会使特性电压偏低的那一节避雷况，如果特性相差太大，就会使特性电压偏低的那一节避雷器电流过大，造成直流发生器过载。器电流过大，造成直流发生器过载。直

18、流发生器的倍压筒应尽可能远离被试品，高压引线应尽量直流发生器的倍压筒应尽可能远离被试品，高压引线应尽量缩短，必要时用绝缘物支持牢固且高压引线与被试品的夹角缩短，必要时用绝缘物支持牢固且高压引线与被试品的夹角尽可能接近尽可能接近9090度；度；变更结线或试验结束时，应首先断开试验电源，将设备对地变更结线或试验结束时，应首先断开试验电源，将设备对地放电数次并短路接地；放电数次并短路接地；试验时应注意电流表试验时应注意电流表A1A1的读数不能超过直流发生器的额定输的读数不能超过直流发生器的额定输出电流。出电流。3132MOAMOA的基本电流参数及物理特性的基本电流参数及物理特性 对交流运行电压下对交

19、流运行电压下MOAMOA的泄漏电流而言，全电流是重要基本参数的泄漏电流而言，全电流是重要基本参数之一，是主要测量对象。全电流由容性和阻性电流组成，之一，是主要测量对象。全电流由容性和阻性电流组成，MOAMOA无无故障时其值仅为故障时其值仅为0.20.22mA2mA。正常情况下流过。正常情况下流过MOAMOA阀片的主要是容阀片的主要是容性电流，阻性电流相对较小，仅占全电流约性电流，阻性电流相对较小，仅占全电流约1O%1O%左右。虽然容性左右。虽然容性电流被认为是线性变化，但由于电流被认为是线性变化，但由于MOAMOA阀片的非线性，导致阻性电阀片的非线性，导致阻性电流为一非正弦波，故全电流波也为非

20、正弦波。当流过流为一非正弦波，故全电流波也为非正弦波。当流过MOAMOA总体的总体的电流电流I I为已知时其压降为已知时其压降U U为：为：33由基波和各奇次谐波电流组成的阻性电流为非正弦波，故阻性电流总是由基波和各奇次谐波电流组成的阻性电流为非正弦波，故阻性电流总是用峰值来表示。实际分析中由于用峰值来表示。实际分析中由于3 3次以上奇次谐波电流的值很小，一次以上奇次谐波电流的值很小，一般认为阻性电流峰值由基波和般认为阻性电流峰值由基波和3 3次谐波电流组成，它能综合反映次谐波电流组成，它能综合反映MOAMOA的受潮、元件损坏、表面污秽和阀片老化。阻性电流峰值和全电流的受潮、元件损坏、表面污秽

21、和阀片老化。阻性电流峰值和全电流波虽同为非正弦波，但由于全电流中的容性电流在相位上超前阻性波虽同为非正弦波，但由于全电流中的容性电流在相位上超前阻性电流电流9090。故两者波形有较大差别。阻性电流基波是个正弦分量，主。故两者波形有较大差别。阻性电流基波是个正弦分量，主要反映要反映MOAMOA有功分量的变化。与阻性电流峰值一样，阻性电流基波也有功分量的变化。与阻性电流峰值一样，阻性电流基波也能反映能反映MOAMOA的受潮、元件损坏、表面污秽和阀片老化情况，不同的是的受潮、元件损坏、表面污秽和阀片老化情况，不同的是它是从功率损耗的角度来反映的。阻性电流它是从功率损耗的角度来反映的。阻性电流3 3次

22、谐波分量也是个正弦次谐波分量也是个正弦分量，它和其它奇次谐波电流是由分量，它和其它奇次谐波电流是由MOAMOA阀片的非线性特性而产生的。阀片的非线性特性而产生的。3 3次谐波分量与阻性电流基波之间存在一定函数关系，次谐波分量与阻性电流基波之间存在一定函数关系，3 3次谐波电流次谐波电流分量的大小可间接反映分量的大小可间接反映M0AM0A有功损耗的变化和阀片的老化情况。有功损耗的变化和阀片的老化情况。34全电流全电流 全电流是个非正弦量，应以蜂值来表示。全电流峰值由容性和阻性全电流是个非正弦量，应以蜂值来表示。全电流峰值由容性和阻性电流组成，阻性电流所占成分很小，因此全电流对阻性电流的变化反电流

23、组成，阻性电流所占成分很小，因此全电流对阻性电流的变化反映不灵敏，就是有反应也容易被测量的分散性所掩盖，导致无法正确映不灵敏，就是有反应也容易被测量的分散性所掩盖，导致无法正确判别。测量全电流能够发现已发生显著劣化的判别。测量全电流能够发现已发生显著劣化的MOAMOA，但对其早期的老，但对其早期的老化或受潮反应不灵敏，其价值主要体现在化或受潮反应不灵敏，其价值主要体现在MOAMOA有较大故障或老化较严有较大故障或老化较严重时，故它只是一个不可缺少的参考量。重时，故它只是一个不可缺少的参考量。35阻性电流峰值由包括基波在内的各奇次谐波叠加而成。在系统阻性电流峰值由包括基波在内的各奇次谐波叠加而成

24、。在系统持续运行电压下，正常的阻性电流峰值约持续运行电压下，正常的阻性电流峰值约1OO1OO200p.A200p.A，MOAMOA受受潮和阀片老化后阻性电流峰值的变化很容易达到这个数量级，潮和阀片老化后阻性电流峰值的变化很容易达到这个数量级，故阻性电流峰值综合反映故阻性电流峰值综合反映MOAMOA性能的变化比较灵敏，很多情况下性能的变化比较灵敏，很多情况下都以其数值的大小来判别都以其数值的大小来判别MOAMOA性能的优劣。性能的优劣。36阻性电流基波分量阻性电流基波分量阻性电流基波分量是从功率损耗角度综合反映阻性电流基波分量是从功率损耗角度综合反映MOAMOA性能的分量。与阻性能的分量。与阻性

25、电流峰值一样，对性电流峰值一样，对MOAMOA的缺陷作深入分析和判断时基波分量的局的缺陷作深入分析和判断时基波分量的局限性就体现出来了，故基波分量是一个综合判断量。限性就体现出来了，故基波分量是一个综合判断量。阻性电流阻性电流3 3次谐波分量次谐波分量阻性电流阻性电流3 3次谐波是由次谐波是由MOAMOA阀片的非线性产生的。阀片的非线性产生的。MOAMOA阀片老化之后阻阀片老化之后阻性电流中的性电流中的3 3次谐波成分增大次谐波成分增大 。3 3次谐波电流分量只反映次谐波电流分量只反映M0AM0A阀片的阀片的老化，仅是一个局部判断量。老化，仅是一个局部判断量。37严格遵守避雷器电导电流测试周期，雷雨季节前后各测量一次。严格遵守避雷器电导电流测试周期，雷雨季节前后各测量一次。1 1、雷雨季节前，还应对避雷器进行红外热像普测。、雷雨季节前，还应对避雷器进行红外热像普测。2 2、严格避雷器的交接试验，、严格避雷器的交接试验，500kV500kV氧化锌避雷器必须测量持续运行氧化锌避雷器必须测量持续运行电压下的泄漏电流。电压下的泄漏电流。对金属氧化物避雷器，必须坚持在运行中按规程要求进行带电试验。对金属氧化物避雷器，必须坚持在运行中按规程要求进行带电试验。当发现异常情况时，应及时查明原因。当发现异常情况时，应及时查明原因。35kV35kV及以上