避雷器结构及原理基础知识

1、避雷器结构及原理基础知识避雷器结构及原理基础知识避雷器的定义避雷器的定义 能释放雷电或兼能释放电能释放雷电或兼能释放电力系统操作过电压能量、保护力系统操作过电压能量、保护电气设备免受瞬时过电压（雷电气设备免受瞬时过电压（雷电过电压、操作过电压、工频电过电压、操作过电压、工频暂态过电压冲击）危害，又能暂态过电压冲击）危害，又能截断续流，不致引起系统接地截断续流，不致引起系统接地短路的电器装置短路的电器装置 。 避雷器的作用避雷器的作用 避雷器是变电站保护设备免遭雷电冲击波袭击的设备避雷器是变电站保护设备免遭雷电冲击波袭击的设备。当沿线路传入变电站的雷电冲击波超过避雷器保护水平。当沿线路传入变电站

2、的雷电冲击波超过避雷器保护水平时，避雷器首先放电，并将雷电流经过良导体安全的引入时，避雷器首先放电，并将雷电流经过良导体安全的引入大地，利用接地装置使雷电压幅值限制在被保护设备雷电大地，利用接地装置使雷电压幅值限制在被保护设备雷电冲击水平以下，使电气设备受到保护。冲击水平以下，使电气设备受到保护。避雷器的作用避雷器的作用（1 1）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，防雷器在瞬时脉冲电压时，防雷器在纳秒内导通。纳秒内导通。 （2 2）防雷器在纳秒内导通，）防雷器在纳秒内导通，将脉冲电压短路于地泄放，将脉冲电压短路于地泄放，后又恢复为高阻状态，后又恢复为高阻状态，从而不影响用户设

3、备的供电。从而不影响用户设备的供电。 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的涉及的几个指标的涉及的几个指标（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，但工频电压仍作用在避雷器上，使其流过的工频短路接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。地电流。（3 3）绝缘强度自恢复能力：电气设备绝缘强度与时）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。间的关系，即恢复到原来绝缘强度的快慢。（4 4）避雷器的额定电压：把工

4、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， 间隙所能承受的，不至于引起电弧重燃的最大工频电间隙所能承受的，不至于引起电弧重燃的最大工频电压，又称电弧电压。压，又称电弧电压。 避雷器的分类避雷器的分类常用的避雷器有：阀式、管式、保护间隙、金常用的避雷器有：阀式、管式、保护间隙、金属氧化物等。属氧化物等。1 1、阀式避雷器：阀式避雷器主要、阀式避雷器：阀式避雷器主要分为普通阀式避雷器和磁吹阀式避分为普通阀式避雷器和磁吹阀式避雷器俩大类，普通阀式避雷器有雷器俩大类，普通阀式避雷器有FSFS和和FZFZ俩系列。磁吹阀式避雷器俩系列。磁吹阀式避雷器有有FCDFCD和和FCZFCZ俩

5、系列。避雷器符俩系列。避雷器符号的含义：号的含义：F-F-阀式避雷器、阀式避雷器、S-S-配配（变）电作用、（变）电作用、Z-Z-电站用、电站用、Y-Y-线线路用、路用、D-D-旋转电机用、旋转电机用、C-C-具有磁吹具有磁吹放电间隙。放电间隙。 一、阀式避雷器的结构一、阀式避雷器的结构 结构：结构：由放电间隙和非线形电阻阀片组成，由放电间隙和非线形电阻阀片组成，并密封在瓷管内。并密封在瓷管内。放电间隙是由若干个标准单个放电间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压电阻，可提高间隙绝缘强度的恢复能力

6、。力。非线形电阻阀片也是由许多单个阀片非线形电阻阀片也是由许多单个阀片串联而成串联而成. .火花间隙由数个圆盘形的铜火花间隙由数个圆盘形的铜质电极组成，每对间隙用质电极组成，每对间隙用0.50.51mm1mm厚云厚云母片母片( (垫圈式垫圈式) )隔开。隔开。阀式避雷器工作过程阀式避雷器工作过程 阀式避雷器在正常的工频电压作用下火花间阀式避雷器在正常的工频电压作用下火花间隙不被击穿，但在雷电波、过电压下，避雷器的隙不被击穿，但在雷电波、过电压下，避雷器的火花间隙被击穿，非线性电阻的阻值随电压突然火花间隙被击穿，非线性电阻的阻值随电压突然变大阻值变小，过电流通过电阻流入大地，电阻变大阻值变小，过

7、电流通过电阻流入大地，电阻阀片对随雷电流而来的工频电压呈现很大的电阻阀片对随雷电流而来的工频电压呈现很大的电阻，从而工频电流被火花间隙阻断，线路恢复正常，从而工频电流被火花间隙阻断，线路恢复正常运行，火花间隙和电阻阀片密切配合，像阀门一运行，火花间隙和电阻阀片密切配合，像阀门一样打开关闭，所以称为阀式避雷器。样打开关闭，所以称为阀式避雷器。阀式避雷器的等效电路阀式避雷器的等效电路 磁吹式避雷器磁吹式避雷器 普通阀式避雷器普通阀式避雷器阀式避雷器应用阀式避雷器应用 FSFS系列由于避雷器阀片较小，通流容量较低一般用于保系列由于避雷器阀片较小，通流容量较低一般用于保护变配电设备和电路。护变配电设备

8、和电路。 SZ SZ系列由于阀片较大，且火花间隙并联了碳化硅电阻，系列由于阀片较大，且火花间隙并联了碳化硅电阻，通流容量较大，一般用于通流容量较大，一般用于35KV35KV及以上的电气设备。及以上的电气设备。 二、保护间隙二、保护间隙 保护间隙是最简单的防雷设备，一般用镀锌圆钢制成保护间隙是最简单的防雷设备，一般用镀锌圆钢制成，有主间隙和辅助间隙组成。主间隙做成角形的，水平安，有主间隙和辅助间隙组成。主间隙做成角形的，水平安装，以便灭弧。为了防止主间隙被外物短路而引起误动作装，以便灭弧。为了防止主间隙被外物短路而引起误动作，在主间隙的下方串联有辅助间隙。因为保护间隙灭弧能，在主间隙的下方串联有

9、辅助间隙。因为保护间隙灭弧能力弱，一般要求与自动重合闸装置配备使用，以提高供电力弱，一般要求与自动重合闸装置配备使用，以提高供电的可靠性。的可靠性。保护间隙结构保护间隙结构结构：结构：由主间隙和辅助间隙构成。由主间隙和辅助间隙构成。主间隙采用角形，使工频续流电弧在主间隙采用角形，使工频续流电弧在自身电动力和热气流的作用下，易于上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。升被拉长而自行熄灭。辅助间隙的作用：为防止主间隙被外辅助间隙的作用：为防止主间隙被外物短接而造成接地短路事故物短接而造成接地短路事故保护间隙不足与应用保护间隙不足与应用 （1 1）主要不足点是强大的冲击电流会造成三相

10、变）主要不足点是强大的冲击电流会造成三相变压器的相间绝缘损坏。压器的相间绝缘损坏。 （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。三、管式避雷器三、管式避雷器 管式避雷器（排气式避雷器）的基本原件是安装在管式避雷器（排气式避雷器）的基本原件是安装在产气管内的火花间隙，间隙由棒形和环形的电极构成。产气管内的火花间隙，间隙由棒形和环形的电极构成。管式避雷器由灭弧管内间隙和外间隙组成。灭弧管一般管式避雷器由灭

11、弧管内间隙和外间隙组成。灭弧管一般用纤维胶木等能在高温下产生气体的材料制成。当雷电用纤维胶木等能在高温下产生气体的材料制成。当雷电波、过电压来临时，管式避雷器的内、外间隙被击穿，波、过电压来临时，管式避雷器的内、外间隙被击穿，过电流通过接地线流入大地。接踵而来的工频电流产生过电流通过接地线流入大地。接踵而来的工频电流产生强烈的电弧，电弧燃烧管壁并产生大量气体从管口喷出强烈的电弧，电弧燃烧管壁并产生大量气体从管口喷出，很快的吹灭电弧。同时外部间隙恢复绝缘，是灭弧管，很快的吹灭电弧。同时外部间隙恢复绝缘，是灭弧管或者避雷器与系统隔开，是电力恢复运行。具体机构详或者避雷器与系统隔开，是电力恢复运行。

12、具体机构详见下图。见下图。管式避雷器结构图管式避雷器结构图管式避雷器不足及应用管式避雷器不足及应用 （1 1）它能切断较大的电流，适合安装在变电站的）它能切断较大的电流，适合安装在变电站的进线段以及线路上某些绝缘薄弱的地点。但是，由进线段以及线路上某些绝缘薄弱的地点。但是，由于排气型避雷器固有的结构特点，它的火花间隙暴于排气型避雷器固有的结构特点，它的火花间隙暴露在大气中，电气性能不够稳定。所以这类避雷器露在大气中，电气性能不够稳定。所以这类避雷器使用得很少。使用得很少。 （2 2）因管式避雷器是靠工频电流产生气体灭弧的）因管式避雷器是靠工频电流产生气体灭弧的，如果开断的短路电流过大，产生气体

13、过多超过灭，如果开断的短路电流过大，产生气体过多超过灭弧管的机械强度时，会使其开裂或爆炸，因此一般弧管的机械强度时，会使其开裂或爆炸，因此一般安装在户外。安装在户外。四、金属氧化锌避雷器四、金属氧化锌避雷器 （1 1）无间隙金属氧化锌避雷器（压敏避雷器），）无间隙金属氧化锌避雷器（压敏避雷器），是是2020世纪世纪7070年代开始出现的一种新型避雷器。与传年代开始出现的一种新型避雷器。与传统的避雷器相比，无间隙金属氧化物避雷器没有火统的避雷器相比，无间隙金属氧化物避雷器没有火花间隙，且用氧化锌代替阀式避雷器中的碳化硅。花间隙，且用氧化锌代替阀式避雷器中的碳化硅。在结构上采用压敏电阻制成的阀片叠

14、装而成，该阀在结构上采用压敏电阻制成的阀片叠装而成，该阀片在工频电压下，呈现最大电阻，有效的抑制工频片在工频电压下，呈现最大电阻，有效的抑制工频电流，而在过电压的情况下又呈现小电阻，能很好电流，而在过电压的情况下又呈现小电阻，能很好的释放过电流，保护设备。的释放过电流，保护设备。无间隙金属氧化锌避雷器无间隙金属氧化锌避雷器金属氧化锌避雷器金属氧化锌避雷器 （2 2）有串联间隙型金属氧化物避雷器，在复）有串联间隙型金属氧化物避雷器，在复合外套金属氧化物避雷器的电阻片与一间隙件串合外套金属氧化物避雷器的电阻片与一间隙件串联，适用于非中性点接地的系统中。当单相接地联，适用于非中性点接地的系统中。当单

15、相接地时，可能发生比较严重的长时间暂态过电压，无时，可能发生比较严重的长时间暂态过电压，无间隙氧化锌避雷器难于承受此过电压。而有串联间隙氧化锌避雷器难于承受此过电压。而有串联间隙氧化锌避雷器在单相接地较低幅值的过电压间隙氧化锌避雷器在单相接地较低幅值的过电压下不动作，是避雷器与系统隔离。高于上述电压下不动作，是避雷器与系统隔离。高于上述电压时间隙导通，避雷器放电。有效的保护设备和避时间隙导通，避雷器放电。有效的保护设备和避雷器。雷器。 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；5-5-一环氧玻一环氧玻璃钢芯棒；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-法兰法兰金属氧化锌避雷器结构图金属氧化锌避雷器结构图金属氧化锌避雷器型号意义金属氧化锌避雷器型号意义金属氧化物避雷器的优点金属氧化物避雷器的优点 (1) (1)优异的保护性能。优异的保护性能。MOAMOA具有很好的非线性特性。具有很好的非线性特性。 (2) (2)大的通流能力。具有良好的吸收雷击过电压和大的通流能力。具有良好的吸收雷击过电压和暂态过电压的能力。暂态过电压的能力。 (3) (3)较高