避雷器结构和试验电子教案

1、避雷器结构和试验一、避雷器基本知识定义定义 能释放雷电或兼能释放电力系统操作过电压能量、保护电气设备免受瞬时过电压（雷电过电压、操作过电压、工频暂态过电压冲击）危害，又能截断续流，不致引起系统接地短路的电器装置 。作用作用 当过电压出现时，避雷器两端子间的电压不超过规定值，使电气设备免受过电压损坏；过电压作用后，又能使系统迅速恢复正常状态，以保证系统正常供电 。避雷器对过电压的保护作用：二、避雷器的分类n保护间隙保护间隙n排气式避雷器排气式避雷器n阀式避雷器阀式避雷器普通阀式避雷器普通阀式避雷器磁吹式避雷器磁吹式避雷器n金属氧化物避雷器（金属氧化物避雷器（MOA）保护间隙保护间隙 保护间隙由两

2、个间隙（即主间隙和辅助间隙）组成，常用的角型间隙与被保护设备并联的接线图如下。排气式避雷器排气式避雷器 也称管型避雷器，实质上是一种具有较高熄弧能力的保护间隙。阀式避雷器阀式避雷器 阀式避雷器的基本元件为间隙和非线性电阻（又称阀片)串联。u保护间隙和排气式避雷器的缺点保护间隙和排气式避雷器的缺点u伏秒特性较陡且放电分散性大，而一般变压器伏秒特性较陡且放电分散性大，而一般变压器和其他设备绝缘的冲击放电特性较平，二者不和其他设备绝缘的冲击放电特性较平，二者不能很好配合。能很好配合。u动作后工作母线直接接地形成幅值很高的截波动作后工作母线直接接地形成幅值很高的截波，危及变压器纵绝缘。，危及变压器纵绝

3、缘。u阀式避雷器的缺点阀式避雷器的缺点u普通型没有强迫熄弧的措施，其阀片的热容量普通型没有强迫熄弧的措施，其阀片的热容量有限，不能承受较长时间的内过电压冲击电流有限，不能承受较长时间的内过电压冲击电流的作用。的作用。u磁吹型通流容量大，但是阀片电阻的非线性系磁吹型通流容量大，但是阀片电阻的非线性系数较高数较高三、各类避雷器的缺点三、各类避雷器的缺点四、金属氧化物避雷器（四、金属氧化物避雷器（MOA） 瓷套型复合型GIS型 其核心元件是ZnO阀片，氧化锌阀片具有很理想的非线性伏安特性。氧化锌避雷器结构简图氧化锌（压敏）电阻片工作母线工作母线微观结构示意图氧化锌电阻片微观结构示意图金属氧化物的主要

4、成分为氧化锌晶粒（90%），和少量其他氧化物即所谓微量元素以及微量金属玻璃粉。等效电路图氧化锌阀片等值电路图其中rg代表氧化锌晶粒电阻，具有低阻特性rp代表晶介层（Bi2O3）电阻，是非线性的，电阻率很大Cp代表晶介层电容氧化锌避雷器阀片的伏安特性曲线氧化锌避雷器阀片的伏安特性曲线氧化锌避雷器的优点氧化锌避雷器的优点u氧化锌避雷器的优点氧化锌避雷器的优点u保护性能优越残压低、相应时间快、陡波特保护性能优越残压低、相应时间快、陡波特性平坦性平坦u无续流，动作负载轻，耐重复动作能力强无续流，动作负载轻，耐重复动作能力强u通流容量大通流容量大u性能稳定，抗老化能力强性能稳定，抗老化能力强u结构简单，

5、尺寸小，易于批量生产，造价低结构简单，尺寸小，易于批量生产，造价低五、氧化锌避雷器的主要电气参数五、氧化锌避雷器的主要电气参数额定电压额定电压（Ur） 施加到避雷器端子间的最大工频电压施加到避雷器端子间的最大工频电压有效值，按照此电压所设计的避雷器，能有效值，按照此电压所设计的避雷器，能在规定的动作负载试验中确定的暂时过电在规定的动作负载试验中确定的暂时过电压下正确地动作。压下正确地动作。持续运行电压持续运行电压（Uc）允许持久的施加在避雷器端子间的工频允许持久的施加在避雷器端子间的工频电压有效值。该电压决定了避雷器长期工作电压有效值。该电压决定了避雷器长期工作的老化性能，即避雷器吸收过电压能

6、量后温的老化性能，即避雷器吸收过电压能量后温度升高，在此电压下应能正常冷却，不发生度升高，在此电压下应能正常冷却，不发生热崩溃。热崩溃。持续运行电流持续运行电流（Ic） 指在持续运行电压下，流过避雷器的指在持续运行电压下，流过避雷器的电流，包含阻性电流分量和容性电流分量电流，包含阻性电流分量和容性电流分量，持续电流随温度的变化而变化，并受对，持续电流随温度的变化而变化，并受对地杂散电容的影响。地杂散电容的影响。起始动作电压（参考电压）起始动作电压（参考电压）（Uref ）n直流参考电压（直流参考电压（Uref.dc） ：避雷器直流参考电流是其：避雷器直流参考电流是其伏安特性曲线拐点附近的某一电

7、流值，其值大约为伏安特性曲线拐点附近的某一电流值，其值大约为1mA。在直流参考电流下测出的避雷器的直流电压平均值。直流在直流参考电流下测出的避雷器的直流电压平均值。直流1mA参考电压（参考电压（U1mA）值一般等于或大于避雷器的额定）值一般等于或大于避雷器的额定电压的峰值。电压的峰值。n工频参考电压（工频参考电压（Uref.ac） ：在避雷器通过工频参考在避雷器通过工频参考电流时测出的避雷器的工频电压最大值除以电流时测出的避雷器的工频电压最大值除以 2。通常。通常Uref低于或接近于低于或接近于“拐点拐点”，高于，高于Ur。 Uref .ac的作用的作用是选择试品，对于用户作为监控运行情况的参

8、考。是选择试品，对于用户作为监控运行情况的参考。0.75倍直流参考电压下泄漏电流倍直流参考电压下泄漏电流 0.75U1mA下漏电流一般不超过下漏电流一般不超过50 A。多柱并联和额定电压多柱并联和额定电压216kV216kV以上的避雷器漏以上的避雷器漏电流由制造厂和用户协商规定。电流由制造厂和用户协商规定。标称放电电流标称放电电流（In） 用来划分避雷器等级的、具有用来划分避雷器等级的、具有8/20s波形的波形的雷电冲击电流峰值。有雷电冲击电流峰值。有1.5、2.5、5、10、20kA五个等级，前三级分别与中性点、电机型避雷器五个等级，前三级分别与中性点、电机型避雷器、电容型避雷器等相对应，电

9、站用避雷器一般用、电容型避雷器等相对应，电站用避雷器一般用后三个等级。后三个等级。残压（峰值）残压（峰值） 放电电流流过避雷器时其端子间出现放电电流流过避雷器时其端子间出现的电压峰值。的电压峰值。放电电流峰值（kA）波前时间/半峰时间（S）陡波冲击陡波冲击电流残压电流残压5，10，201/5雷电冲击雷电冲击电流残压电流残压5，10，208/20操作冲击操作冲击电流残压电流残压0.5，1，230/80压比（保护比）压比（保护比） 避雷器的保护性能一般以压比（避雷器的保护性能一般以压比（=残压残压/参考电压参考电压）来说明，压比愈小，则避雷器）来说明，压比愈小，则避雷器的保护性能愈好。雷电冲击残压

10、与参考电的保护性能愈好。雷电冲击残压与参考电压之比，例如压之比，例如10kA压比为压比为U10kA/U1mA。目前。目前产品的保护比约为产品的保护比约为1.62.0。避雷器保护水平避雷器保护水平雷电冲击保护水平雷电冲击保护水平 陡波电流冲击下最大残压除以陡波电流冲击下最大残压除以1.151.15和雷电和雷电冲击最大残压两值中较大者为避雷器的雷电冲冲击最大残压两值中较大者为避雷器的雷电冲击保护水平击保护水平操作冲击保护水平操作冲击保护水平 避雷器的操作冲击保护水平是规定的操作避雷器的操作冲击保护水平是规定的操作电流冲击下最大残压电流冲击下最大残压六、型号说明 Y10W-420/958瓷套、标称放

11、电电流瓷套、标称放电电流10kA、无间隙、（电站型）、无间隙、（电站型）额定电压额定电压420kV、标称放电电流下残压、标称放电电流下残压958kVY5WZ-17/45瓷套、标称放电电流瓷套、标称放电电流5kA、无间隙、电站型、无间隙、电站型额定电压额定电压17kV、标称放电电流下残压、标称放电电流下残压45kVHY5WS2-17/50复合外套、标称放电电流复合外套、标称放电电流5kA、无间隙、配电型、无间隙、配电型、产品设计序号产品设计序号2、额定电压、额定电压17kV、标称放电电流下残、标称放电电流下残压压50kV七、氧化锌避雷器试验n测量绝缘电阻n直流1mA电压U1mA及0.75 倍U1

12、mA下泄漏电流n运行电压下的交流泄漏电流n工频参考电流下的工频参考电压n底座绝缘电阻n放电计数器动作检查3.1 测量绝缘电阻判断标准：35kV以上电压：用5000V兆欧表，绝缘电阻不小于2500M；35kV及以下电压：用2500V兆欧表，绝缘电阻不小于1000M；低压（1kV以下）：用500V兆欧表，绝缘电阻不小于2M。试验周期：1）交接时2）36年3）必要时注意事项：试验后对被试品和邻近试品放电。3.2直流1mA电压U1mA及0.75 倍U1mA下泄漏电流（交接、预试项目）试验目的：检查是否受潮或者是否劣化，确定其动作 性能是否符合产品性能要求试验设备：高压直流发生器判断标准： U1mA实测

13、值与出厂或初始值变化小于5 0.75倍 U1mA下泄漏电流不大于50A试验周期： 1）交接时2）36年3）必要时n注意事项：注意事项：记录环境温度和湿度，阀片的温度系数一般为0.050.17%，必要时候该进行换算，以免出现误判断注意安全距离、试验前后对试品和相邻试品放电测量接线正确：设备、仪器接地；屏蔽线不和试品或芯线接触；高压测试线无较大弧垂防止表面泄漏电流的影响，测量前应将瓷套表面擦干净，并可采用在瓷套表面加屏蔽的方法解决。泄漏电流应在高压侧读表，测量导线须使用屏蔽线由于MOA非线性特性，在直流泄漏电流超过200A时，电压略有升高，电流将会急剧增大，所以此时应该放慢升压速度，在电流达到1m

14、A时，读取电压值回零、断高压对限流电阻的认识3.3 运行电压下的交流泄漏电流（交接、带（交接、带电预试项目）电预试项目）试验目的：测试表明，在运行电压下测量全电流、阻性电试验目的：测试表明，在运行电压下测量全电流、阻性电流可在一定程度上反映流可在一定程度上反映MOA运行的状况。全电流的变化可运行的状况。全电流的变化可反映反映MOA的严重受潮、的严重受潮、 内部元件接触不良、阀片严重老化内部元件接触不良、阀片严重老化，而阻性电流的变化对阀片的初期老化的反应更为灵敏。，而阻性电流的变化对阀片的初期老化的反应更为灵敏。如阻性电流峰值从如阻性电流峰值从50增大到增大到250 A时，全电流的增大可能只时

15、，全电流的增大可能只有百分之几。有百分之几。试验设备：试验设备：阻性电流测试仪、（试验变压器、分压器）阻性电流测试仪、（试验变压器、分压器）判断标准：全电流、判断标准：全电流、阻性电流和初始值相比应无明显阻性电流和初始值相比应无明显 变化，阻性电流增加一倍时，须停电检查变化，阻性电流增加一倍时，须停电检查 。阻性电流增加到初始值。阻性电流增加到初始值1.5倍，应加强监倍，应加强监 视。视。试验周期：试验周期：35kV及以上投运及以上投运3个月，以后每个雷雨季节个月，以后每个雷雨季节 前后各测量一次前后各测量一次注意事项：记录环境温度、相对湿度和运行电压，注注意事项：记录环境温度、相对湿度和运行

16、电压，注 意瓷套表面影响及相间干扰的影响。意瓷套表面影响及相间干扰的影响。3.4工频参考电流下的工频参考电压（交接项目）试验目的：判断MOA阀片的老化、劣化程度试验设备：阻性电流测试仪、试验变压器、分压器判断标准：应符合制造厂规定注意事项：测量应每节单独进行，应尽量缩短工频参考电压的加压时间，应控制在10s以内n底座绝缘电阻（交接、预试项目）底座绝缘电阻（交接、预试项目）n放电计数器动作检查（交接、预试项目）放电计数器动作检查（交接、预试项目） 可在带电状态下检查可在带电状态下检查四、现场带电测试四、现场带电测试 近年来，金属氧化物避雷器(下文简称MOA)以其优异的技术性能逐渐取代了其它类型的

17、避雷器，成为电力系统的换代保护设备。由于MOA没有放电间隙，氧化锌电阻片长期承受运行电压，并有泄漏电流不断流过MOA各个串联电阻片，这个电流的大小取决于MOA热稳定和电阻片的老化程度。如果MOA在动作负载下发生劣化，将会使正常对地绝缘水平降低，泄漏电流增大，直至发展成为MOA的击穿损坏。所以监测运行中MOA的工作情况，正确判断其质量状况是非常必要的。MOA的质量如果存在问题，那么通过MOA电阻片的泄漏电流将逐渐增大，因此我们可以把测量MOA的泄漏电流作为监测MOA质量状况的一种重要手段。 AI-6103 ，主要目的是测量MOA 的全电流和阻性电流，由此判断MOA 受潮和老化程度。开机画面和测量画面注意事项：注意事项：1.1.记录运行电压。记录运行电压。 2.2.测量前先连接地线，测量测量前先连接地线，