第六章__避雷器

1、 雷击故障及防雷措施雷击故障及防雷措施 电力避雷器分类电力避雷器分类 氧化锌避雷器的运行故障氧化锌避雷器的运行故障 典型避雷器产品典型避雷器产品雷害事故是架空送电线路最频发的事故，我国历年送雷害事故是架空送电线路最频发的事故，我国历年送电事故统计中，雷害事故平均约占电事故统计中，雷害事故平均约占60%60%以上。在雷曝日平均以上。在雷曝日平均4040日以上的多雷地区和强雷地区，雷害事故可达送电事故日以上的多雷地区和强雷地区，雷害事故可达送电事故的的70%70%以上。因此线路防雷工作在架空线路的安全运行工作以上。因此线路防雷工作在架空线路的安全运行工作中是一项十分重要的工作。中是一项十分重要的工

2、作。一、概一、概 述述（1 1）感应雷）感应雷 感应雷是当雷击于线路附近地面感应雷是当雷击于线路附近地面时，在雷电放电的先导阶段，先导路时，在雷电放电的先导阶段，先导路径中充满了电荷径中充满了电荷( (例如负电荷例如负电荷) )，它对，它对导线产生了静电感应，在先导路径附导线产生了静电感应，在先导路径附近的导线上积累了大量的异号束缚电近的导线上积累了大量的异号束缚电荷荷( (正电荷正电荷) )。当雷击大地后，主放电。当雷击大地后，主放电开始，先导路径中的电荷自下而上被开始，先导路径中的电荷自下而上被迅速中和，这时导线上的束缚电荷转迅速中和，这时导线上的束缚电荷转变为自由电荷，向导线两侧流动。由

3、变为自由电荷，向导线两侧流动。由于主放电的速度很快，所以导线中的于主放电的速度很快，所以导线中的电流也很大，感应电压波电流也很大，感应电压波( (正极正极性性)U=IZ)U=IZ就会达到很大的数值。就会达到很大的数值。二、线路遭受雷击的形式及危害二、线路遭受雷击的形式及危害1 1、线路遭受雷击的形式、线路遭受雷击的形式图图2-12-1感应雷感应雷 由感应雷形成的感应过电压数值常为由感应雷形成的感应过电压数值常为100100200kV200kV，最大也不超过，最大也不超过600kV600kV。因此其对因此其对110kV110kV以上线路的危害不大，但足以破坏以上线路的危害不大，但足以破坏35kV

4、35kV及以下的输电线路。及以下的输电线路。 （2 2）直击雷）直击雷指带电的雷云直接对架空线路的地线、杆塔顶或导线、绝缘子等指带电的雷云直接对架空线路的地线、杆塔顶或导线、绝缘子等放电，以波的形式分左右两路前进而引起直击雷过电压的现象。放电，以波的形式分左右两路前进而引起直击雷过电压的现象。直击雷过电压对于任何电压等级的线路都是危险的。直击雷过电压对于任何电压等级的线路都是危险的。线路的雷电过电压除雷击杆顶之外，通常还有三种情况：线路的雷电过电压除雷击杆顶之外，通常还有三种情况：雷电击雷电击于无避雷线的导线；于无避雷线的导线；雷电绕过避雷线击于导线；雷电绕过避雷线击于导线；雷击于档距中央附雷

5、击于档距中央附近的避雷线。近的避雷线。图2-2直击雷 三、防雷保护措施三、防雷保护措施四道防线四道防线19821982年，美国年，美国AEPAEP和和GEGE公司开发的线路避雷器，在公司开发的线路避雷器，在138kV138kV线路上试用，在线路上试用，在2525基杆塔上共安装了基杆塔上共安装了7575只，这些杆只，这些杆塔的接地电阻都在塔的接地电阻都在100100以上（最大达以上（最大达210210）。这条线路）。这条线路原来跳闸率很高，一般年份都在原来跳闸率很高，一般年份都在2 23 3次次/100kma/100kma左右，左右，自安装了线路避雷器后，其雷击故障率大大降低。自安装了线路避雷器

6、后，其雷击故障率大大降低。19871987年，日本开发的线路避雷器，在年，日本开发的线路避雷器，在275kV275kV线路上试线路上试运行。运行。19901990年，开始在年，开始在500kV500kV同塔双回线路的一回线上运同塔双回线路的一回线上运行，意在防止行，意在防止500kV500kV同塔双回线路的同时闪络跳闸。据报同塔双回线路的同时闪络跳闸。据报道，到道，到9090年代中期，日本的线路型年代中期，日本的线路型MOAMOA总运行等数又达总运行等数又达3500035000支。都取得了良好的运行效果。支。都取得了良好的运行效果。实例实例我国在江苏省我国在江苏省220kV220kV谏奉线长江

7、大跨越段，应用线路避雷谏奉线长江大跨越段，应用线路避雷器是一个典型的成功的例子。器是一个典型的成功的例子。该线路跨越塔高该线路跨越塔高106m106m，原设计为单回路，后改成为双回，原设计为单回路，后改成为双回线路，其顶端两根避雷线改为运行的相导线，成为无避雷线线路，其顶端两根避雷线改为运行的相导线，成为无避雷线的双回路跨江段。的双回路跨江段。这一段大跨塔的防雷措施只好采用避雷器，在这一段大跨塔的防雷措施只好采用避雷器，在2 2基高塔顶基高塔顶上两相导线与横担之间安装了日本日立公司生产的上两相导线与横担之间安装了日本日立公司生产的ZLA-X25CZLA-X25C型型MOAMOA（这种避雷器具有

8、（这种避雷器具有0.5m0.5m串联空气间隙），从串联空气间隙），从19891989年年5 5月月到到19961996年年1111月之月之7 7年半的时间里，所装年半的时间里，所装4 4支避雷器共动作支避雷器共动作6 6相次，相次，而线路绝缘从未发生闪络。而线路绝缘从未发生闪络。广东也有安装线路避雷器运行良好的实例，例如在广东也有安装线路避雷器运行良好的实例，例如在220kV220kV韶郭线上安装了韶郭线上安装了1616支线路避雷器，经过两个完整雷雨季节的支线路避雷器，经过两个完整雷雨季节的考验，发现考验，发现#206#206杆避雷器动作记数器有杆避雷器动作记数器有4 4次动作记录，而线路次动

9、作记录，而线路绝缘没有发生雷击闪络跳闸。绝缘没有发生雷击闪络跳闸。注意注意：线路避雷器造价比较昂贵，：线路避雷器造价比较昂贵，500kV500kV线路避雷器约为线路避雷器约为8.08.0万元万元/ /相。而且线路避雷器的运行维护与检修工作量很大。相。而且线路避雷器的运行维护与检修工作量很大。最有效的方法就是选择经常发生雷击故障，土壤电阻率高、最有效的方法就是选择经常发生雷击故障，土壤电阻率高、降低杆塔接地电阻有困难的线路段杆塔上安装，可以有效降降低杆塔接地电阻有困难的线路段杆塔上安装，可以有效降低线路的雷击跳闸率。低线路的雷击跳闸率。 避雷器，又叫做过电压限制器，它的作用是把已侵避雷器，又叫做

10、过电压限制器，它的作用是把已侵人电力线、信号传输线的雷电高电压限制在一定范围之人电力线、信号传输线的雷电高电压限制在一定范围之内，保证用电设备不被高电压冲击击穿。常用的避雷器内，保证用电设备不被高电压冲击击穿。常用的避雷器种类繁多，但归纳起来可分为为四大类种类繁多，但归纳起来可分为为四大类:(1):(1)阀型阀型;(2);(2)放放电间隙型电间隙型;(3);(3)高通滤波型高通滤波型;(4);(4)半导体型。根据用途分为半导体型。根据用途分为两大类，即电力避雷器和电信避雷器。本章主要介绍电两大类，即电力避雷器和电信避雷器。本章主要介绍电力避雷器和电信避雷器的基本工作原理、分类、应用。力避雷器和

11、电信避雷器的基本工作原理、分类、应用。一一 电力避雷器电力避雷器1 1 避雷器的基本要求避雷器的基本要求电力避雷器：电力避雷器： 用在电力输配线路上限制操作引起的内部过电压或用在电力输配线路上限制操作引起的内部过电压或雷电过电压的装置。雷电过电压的装置。2 2 一般工作原理：一般工作原理： 当作用电压超过电力避雷器的放电电压时，避雷器即当作用电压超过电力避雷器的放电电压时，避雷器即先先放电放电，限制了过电压；放电体结束，绝缘强度能自己恢，限制了过电压；放电体结束，绝缘强度能自己恢复，保证电力设备正常运作。复，保证电力设备正常运作。设设备备当电网由于雷击出现当电网由于雷击出现瞬时脉冲电压时，防雷

12、瞬时脉冲电压时，防雷器在纳秒内导通器在纳秒内导通 。架 空 线FF电 缆 线F2 2 0 /3 8 0 VT架 空 线1 0 k V（1 1）伏秒特性：指电压与时间的对应关系。）伏秒特性：指电压与时间的对应关系。（2 2）工频续流：指雷电压或过电压放电结束）工频续流：指雷电压或过电压放电结束 ，但工频，但工频电压仍作用在避雷器上，使其流过的工频短路接地电流。电压仍作用在避雷器上，使其流过的工频短路接地电流。（3 3）绝缘强度自恢复能力：电气设备绝缘强度与时间的）绝缘强度自恢复能力：电气设备绝缘强度与时间的关系，即恢复到原来绝缘强度的快慢。关系，即恢复到原来绝缘强度的快慢。（4 4）避雷器的额定

13、电压：把工频续流第一次过零后，）避雷器的额定电压：把工频续流第一次过零后， 间间隙所能承受的，不至于引起电弧重燃的最大工频电压，又隙所能承受的，不至于引起电弧重燃的最大工频电压，又称电弧电压。称电弧电压。3 3、电力避雷器的涉及的几个指标、电力避雷器的涉及的几个指标4 4、对电力避雷器的基本要求、对电力避雷器的基本要求（1 1）避雷器的伏秒特性的上限不）避雷器的伏秒特性的上限不得高于电气设备的伏特特性的下得高于电气设备的伏特特性的下限。限。（2 2）要求避雷器间隙绝缘强）要求避雷器间隙绝缘强度的恢复程度高于避雷器上恢度的恢复程度高于避雷器上恢复电压的增长程度。复电压的增长程度。避雷器的伏秒特性

14、避雷器的伏秒特性电气设备的最高工频电压电气设备的最高工频电压电气设备的伏秒特性电气设备的伏秒特性绝缘强度恢复低于绝缘强度恢复低于绝缘强度恢复高于绝缘强度恢复高于避雷器恢复电压避雷器恢复电压工频电压工频电压5 5、产品型号说明、产品型号说明JB/T 8459-1996JB/T 8459-1996避雷器产品型号编制方法避雷器产品型号编制方法 产品型式：产品型式：YY表示瓷套式金属氧化物避雷器表示瓷套式金属氧化物避雷器 YHYH（HYHY）表示有机外套金属氧化物避雷器表示有机外套金属氧化物避雷器结构特征：结构特征：WW表示无间隙表示无间隙 C C表示串联间隙表示串联间隙使用场所：使用场所：SS表示配

15、电型表示配电型 ZZ表示电站型表示电站型 RR表示并联补偿电容器用表示并联补偿电容器用 DD表示电机用表示电机用 TT表示电气化铁道用表示电气化铁道用 X X表示线路型表示线路型附加特性：附加特性：WW表示防污型表示防污型 G G表示高原型表示高原型 THTH表示湿热带地区用表示湿热带地区用 DLDL表示电缆型避雷器（优点：产品采用全密封结构，爬电距表示电缆型避雷器（优点：产品采用全密封结构，爬电距 离大，能适用于重污染场所离大，能适用于重污染场所) )6 6、电力避雷器按放电类型分类：、电力避雷器按放电类型分类： 保护间隙，排气式避雷器、阀型避雷器，氧化保护间隙，排气式避雷器、阀型避雷器，氧

16、化锌避雷器。锌避雷器。辅助间隙的作用：为防止主间隙被外物短接而造辅助间隙的作用：为防止主间隙被外物短接而造成接地短路事故成接地短路事故主间隙采用角形，主间隙采用角形， 使工频续流电弧在自身电动力使工频续流电弧在自身电动力和热气流的作用下，易于上升被拉长而自行熄灭。和热气流的作用下，易于上升被拉长而自行熄灭。1)1)、结构：常见面形保护间隙避雷器、结构：常见面形保护间隙避雷器(1). (1). 保护间隙保护间隙主间隙主间隙辅助辅助间隙间隙由主间隙和辅助间隙构成由主间隙和辅助间隙构成。等效电路等效电路主间隙主间隙辅助间隙辅助间隙 2) 2)、应用：常用于中性点不直接接地、应用：常用于中性点不直接接

17、地10KV 10KV 以下的配以下的配电网络中，一般安装在高压熔断器的内侧，以减少变电网络中，一般安装在高压熔断器的内侧，以减少变电所线路断器的跳闸次数。电所线路断器的跳闸次数。主要不足点是强大的冲主要不足点是强大的冲击电流会造成三相变压器击电流会造成三相变压器的相间绝缘损坏。的相间绝缘损坏。1 1圆钢；圆钢；2 2主间隙；主间隙；3 3辅助间隙；辅助间隙；4 4被保护物；被保护物；5 5保护间隙保护间隙由产气管、内部间隙，外部间隙三部分组成，由产气管、内部间隙，外部间隙三部分组成，并密封在瓷并密封在瓷管内。管内。外部间隙的作用：使产气管在正常运作时隔离工作电压和外部间隙的作用：使产气管在正常

18、运作时隔离工作电压和内部电压。内部电压。内部间隙和产气管共同作用：产生高压气体吹动电弧，使内部间隙和产气管共同作用：产生高压气体吹动电弧，使工频续流第一次过零时熄灭。工频续流第一次过零时熄灭。等效电路等效电路主要不足点是强大的冲击电流。伏秒特性很主要不足点是强大的冲击电流。伏秒特性很陡，难以与保护对象理想配合。产生的过电压陡，难以与保护对象理想配合。产生的过电压危害电气设备绝缘，一般不作为保护高压电器危害电气设备绝缘，一般不作为保护高压电器设备的绝缘。设备的绝缘。 (2) (2) 排气式避雷器排气式避雷器1)1)、结构、结构(3) (3) 阀型避雷器阀型避雷器 1). 1). 结构：结构： 由

19、放电间隙和非线形电阻阀片组成，并密封在瓷管内。由放电间隙和非线形电阻阀片组成，并密封在瓷管内。 放电间隙是由若干个标准单个放电间隙（间隙电容）串联放电间隙是由若干个标准单个放电间隙（间隙电容）串联而成，并联一组均压电阻，可提高间隙绝缘强度的恢复能力。而成，并联一组均压电阻，可提高间隙绝缘强度的恢复能力。 非线形电阻阀片也是由许多单个阀片串联而成非线形电阻阀片也是由许多单个阀片串联而成. .火花间隙火花间隙由数个圆盘形的铜质电极组成，每对间隙用由数个圆盘形的铜质电极组成，每对间隙用0.50.51mm1mm厚云母厚云母片片( (垫圈式垫圈式) )隔开。隔开。单个火花间隙单个火花间隙0UR阀电阻特性

20、阀电阻特性阀片电阻的伏安特性曲线阀片电阻的伏安特性曲线等效电路等效电路2)2)、应用、应用 目前常用的避雷器，主要分低压（目前常用的避雷器，主要分低压（FSFS），高压（），高压（FZFZ）两）两种阀型避雷器，可根据输电，配电网络的电压大小灵活选种阀型避雷器，可根据输电，配电网络的电压大小灵活选择使用。择使用。间隙电容间隙电容均压电阻均压电阻阀片电阻阀片电阻(5) (5) 复合磁吹阀型避雷器复合磁吹阀型避雷器 主要用在超高压系统的线路中。主要用在超高压系统的线路中。 与普通阀型避雷器基本相同，与普通阀型避雷器基本相同，增加磁吹放电间隙并采用高温阀片增加磁吹放电间隙并采用高温阀片电阻，其灭弧性能

21、和通流能力比阀电阻，其灭弧性能和通流能力比阀型强。主要用在型强。主要用在330KV330KV以及超高压以及超高压变电所的电气设备保护。变电所的电气设备保护。(4) (4) 磁吹阀型避雷器磁吹阀型避雷器等效电路等效电路阀片电阻阀片电阻主火花间隙主火花间隙辅助间隙辅助间隙均压电阻均压电阻磁吹线圈磁吹线圈等效电路等效电路主间隙主间隙并联间隙并联间隙(6) (6) 氧化锌避雷器氧化锌避雷器 1) 1) 构造构造 阀片由微小氧化锌晶粒为主阀片由微小氧化锌晶粒为主要材料，加入一些金属氧化要材料，加入一些金属氧化 粉粉 ，经过加工成氧化锌电阻片。经过加工成氧化锌电阻片。并联间隙氧化锌避雷器并联间隙氧化锌避雷

22、器氧氧化化锌锌电电阻阻间隙间隙串联间隙氧化锌避雷器串联间隙氧化锌避雷器氧化锌氧化锌电阻电阻全密封无间隙氧化锌避雷器全密封无间隙氧化锌避雷器伏安特性伏安特性图图2-27 2-27 复合外套复合外套ZnOZnO避雷器整体结构示意图避雷器整体结构示意图1-1-硅橡胶裙套；硅橡胶裙套；2-2-金属端头；金属端头；3-ZnO3-ZnO阀片阀片4-4-高分子填充材料；高分子填充材料；5-5-一环氧玻璃钢芯棒；一环氧玻璃钢芯棒；6-6-吊环；吊环；7-7-环氧玻璃钢筒；环氧玻璃钢筒；8-8-法兰法兰图2-28 安装在输电线路上的带有间隙的复合外套ZnO避雷器 1-复合外套氧化锌避雷器本体 2-串联间隙环状电

23、极3-固定间隙距离用的合成绝缘子4-线路绝缘子串500kV500kV变电站变电站(3)(3)较高的运行可靠性。较高的运行可靠性。正常的工作状态下接近正常的工作状态下接近绝缘状态，工频续流仅绝缘状态，工频续流仅为微安级，能量释放快为微安级，能量释放快速恢复高阻状态，运行速恢复高阻状态，运行可靠性高，抗污秽能力可靠性高，抗污秽能力强。强。ZnOZnO、SiCSiC和理想避雷器伏安特性曲线的比较和理想避雷器伏安特性曲线的比较配电网线路避雷器配电网线路避雷器MOAMOA在线监测系统在线监测系统 6kV 6kV10kV10kV系统用复合外套金属氧化物避雷器性能满系统用复合外套金属氧化物避雷器性能满足足 JB/T 8952-2005JB/T 8952-2005交流系统用复合外套金属氧化物避交流系统用复合外套金属氧化物避雷器雷器及及GB11032-2000GB11032-2000交流无间隙金属氧化物避雷器交流无间隙金属氧化物避雷器两个标准的规定。配典型保护相应电