《避雷器知识全集》课件

雷电防护概论雷电作为一种自然灾害,已给人类生活和社会发展造成了严重损害。因此,掌握雷电防护知识,提高安全防护意识,是非常必要的。本课程将全面介绍雷电的形成机理、避雷器的原理和应用,以及雷电防护的基本方法。什么是避雷器?保护装置避雷器是一种电力系统的重要保护装置,用于防范由雷电、开关操作等原因产生的过电压对电力系统的危害。非线性元件避雷器是一种非线性电阻器件,能够在过电压发生时快速导通并将过电压引入地线,保护电力设备远离危险。避雷器的作用防止雷击过电压避雷器可以吸收雷击或开关操作产生的冲击电压,保护电网和电力设备免受雷击过电压的伤害。抑制电压过高避雷器可以限制电压升高到危险水平,保护电气设备免受绝缘击穿和故障的影响。提供设备保护避雷器能够快速消除过电压,限制电压峰值,确保电气设备的正常运行和使用寿命。避雷器的分类按工作电压分类包括低压、中压和高压避雷器,适用于不同电压等级的电力系统。按结构形式分类有芝麻粒形、柱型和环形等多种形状,满足不同的安装需求。按避雷器材料分类包括氧化锌、硅碳和碳化硅等,具有不同的性能特点。按安装位置分类有线路型、站型和箱型等,可安装在线路、变电站或设备上。常见的避雷器种类气体避雷器气体避雷器利用气体在过电压下击穿产生的电弧进行放电吸收过电压,常见有氮气避雷器和六氟化硫避雷器。氧化锌避雷器氧化锌避雷器是目前使用最广泛的一种避雷器,其采用氧化锌元件组成,具有优异的性能和稳定性。避雷针与引下线传统的避雷针和引下线装置也是一种常见的避雷器,可以直接将雷电引入大地,保护建筑物和设备安全。氧化锌避雷器氧化锌避雷器是一种新型的避雷器,相比于传统的硫化物避雷器,具有体积小、重量轻、响应速度快、可靠性高等优点。其采用氧化锌作为主要电阻材料,在电压升高时,电阻迅速下降,从而吸收瞬时过电压并快速将其泄放至地线。氧化锌避雷器广泛应用于电力系统、电气设备等领域,是目前使用最为广泛的高压避雷器。避雷器的结构和工作原理1主体结构由外壳、电极、绝缘子等部件组成2电气结构包括电阻、电容及非线性电压保护元件3工作原理当受到冲击电压时,非线性元件导通,将电流导入地线4保护功能限制电压上升,吸收过电压能量,保护设备安全避雷器的主要作用是保护电网设备免受雷电和过电压的破坏。它利用非线性电压保护元件的特性,当受到冲击电压时快速导通,将电流引向大地,从而限制电压上升,保护电网设备免受损坏。避雷器的电压-电流特性3K电压避雷器的最大电压可达3kV20K电流避雷器可承受的最大电流可达20kAU特性曲线避雷器的电压-电流特性曲线呈非线性关系避雷器具有非线性的电压-电流特性,它能在瞬间导通大电流,并将电压限制在安全水平。这种特性使其能够在电网发生雷击或短路时快速工作,保护设备免受损坏。避雷器的保护特性避雷器具有以下几种重要的保护特性:避雷器能够快速响应并及时切断过电压,从而保护设备免受损坏。同时它还能承受大电流,可靠隔离故障电路。这些特性确保了避雷器在电力系统中的重要保护作用。避雷器的耐电压性能避雷器必须能够承受系统运行时的各种电压,包括正常工作电压、暂时过电压和持续过电压。避雷器的耐电压性能直接影响其稳定性和安全性,是衡量避雷器性能的重要指标。性能指标主要指标说明最高连续工作电压不大于系统最高电压的1.05倍保证避雷器稳定工作短时过电压承受能力15-20倍系统电压,持续时间1-5μs避雷器能承受系统切换产生的暂时过电压长时过电压承受能力1.5-2倍系统电压,持续时间10ms以上避雷器能承受系统长时过电压避雷器的能量吸收能力10MJ能量吸收单只避雷器最大能量吸收能力可达10兆焦耳800℃温升上限避雷器在吸收能量时,表面温度不应超过800摄氏度5000A电流承载避雷器在短时间内可承载高达5000安培的冲击电流避雷器的电流分布特性避雷器在工作过程中,电流并不是均匀分布的,而是根据装置的结构和工作条件产生一定的电流分布特性。这种特性对于避雷器的保护性能和寿命有重要影响,需要进行分析和研究。从图表可以看出,避雷器中部的电流占比最大,而顶部和底部的电流相对较小。这种分布特性需要在设计和应用中充分考虑。避雷器的温升特性避雷器在工作过程中会产生一定的温升,其温升特性是评判避雷器性能的重要指标之一。避雷器的温升取决于其结构、材料、耐能力等多方面因素。温升过高会导致绝缘损坏、加速老化,严重时还可能引起爆炸。温升指标正常范围影响因素内部温升≤60°C电流、环境温度、热传导性能外壳表面温升≤45°C内部温升、外壳材料、散热性能避雷器的寿命30年设计寿命避雷器的设计寿命通常为30年20年实际使用寿命实际使用过程中,避雷器的寿命为20年左右10次防雷击次数避雷器可承受10次雷击而不损坏1次一次性雷击一次大的雷击可造成避雷器永久性损坏避雷器的保护协调1协调选择必须根据电力系统的绝缘水平和运行条件,选择适当的避雷器类型和参数。2分层防护在电力系统中采取多层级的避雷保护,以提高系统的抗雷击能力。3接地要求避雷器的接地必须达到一定的接地电阻,确保其正常工作。4性能匹配避雷器的保护特性要与电力设备的绝缘协调,确保其能有效限制过电压。避雷器的选型1考虑使用环境根据电网电压等级、预期雷电流等级、安装位置等因素选择适当的避雷器型号。2匹配电力设备避雷器的额定电压与保护对象的绝缘水平要匹配,以确保有效保护。3兼顾经济性在满足技术要求的前提下,选择价格合理、性能优异的避雷器产品。4保护协调性避雷器的选型要与电网其他保护设备协调,确保整体保护性能。避雷器的安装位置高电压位置避雷器应该安装在高电压线路的端部或分接点等关键位置,以更好地保护电力系统。变压器旁在变压器的高压侧与低压侧之间安装避雷器,可有效防范过电压进入变压器。电缆末端在电缆线路的末端安装避雷器,可防范因电缆线路切断等导致的过电压。变电站入口在变电站的高压入口处安装避雷器,可保护变电站免受外部过电压的侵害。避雷器的接地要求接地良好性避雷器接地必须牢固可靠,接地线截面要足够大,接地电阻应小于1欧姆。独立接地避雷器应采用单独的接地极,与其他设备的接地线分开,避免接地回路阻抗过大。接地线距离避雷器接地线应尽可能短,线路要直,弯曲半径应大于30厘米。防腐蚀性接地体和接地线应采用不易腐蚀的材质,如不锈钢,以保证长期可靠接地。避雷器的监测和维护定期检查应定期检查避雷器的外观、连接情况和工作状态,发现问题及时维修。性能监测使用专业测试仪器,定期监测避雷器的泄漏电流、电压-电流特性等性能指标。绝缘检测检查避雷器及其连接部件的绝缘性能,确保不会出现漏电或短路。处置报废对于已经损坏或性能下降的避雷器,应及时更换,并按规定进行无害化处理。避雷器的缺陷和故障老化和腐蚀由于长期使用和恶劣环境,避雷器会出现老化和腐蚀问题,导致绝缘性下降,易出现故障。需定期检查维护。过压击穿避雷器在遭受过大电压冲击时,可能会发生击穿,从而无法完成保护作用。需选用合适的额定电压。能量吸收超限如果避雷器接受的瞬时能量超过其设计极限,会导致温度过高,从而出现损坏或爆炸。需考虑避雷器的能量吸收能力。避雷器的检测方法非破坏性检测利用红外热成像、超声波等技术进行避雷器表面温度、绝缘性能的检测,可以及时发现隐藏的缺陷。电参数检测测试避雷器的电压-电流特性、泄漏电流、动作电压等参数,评估工作状态和保护性能。化学分析对避雷器内部材料进行化学分析,可以判断老化程度,预测剩余使用寿命。动态监测在线监测避雷器的工作电流、温度等动态参数,能够掌握实时状态并预警异常情况。避雷器的测试标准国内外标准中国采用GB/T11032、IEC60099-4等标准,对避雷器的性能、测试方法等做出了明确规定。主要测试项目包括过电压、过电流、能量吸收、温升等,确保避雷器在各种工况下的安全稳定运行。检测手段利用专业试验装置,如绝缘油试验系统、电流脉冲发生器等,对避雷器进行全面测试。合格标准避雷器必须满足各项性能指标要求,才能通过认证并投入使用。避雷器的国内外发展国内快速发展近年来,随着电网建设的快速推进,国内避雷器行业迅速发展,产品品质不断提升,已经能够满足电力系统的各种需求。技术创新驱动国内避雷器企业加大了研发投入,在材料、结构和制造工艺等方面不断进行技术创新,提高了产品的可靠性和性能。国际市场拓展越来越多的国产避雷器产品开始进入国际市场,在质量和性能方面与国外品牌保持竞争力,推动了中国避雷器行业的全球化进程。避雷器的应用领域电力系统避雷器在电力系统中广泛应用,保护输电线路、变电站等设备免受雷电和过电压的损害。风电系统风电场中的风力发电机和集电线路也需要避雷器保护,以提高抗雷击能力。轨道交通铁路、地铁、有轨电车等轨道交通系统需要避雷器保护线路和设备。工业应用工厂、厂房、仓库等工业场所也会安装避雷器,防范静电和过电压。避雷器的技术发展趋势1智能化和数字化随着技术的进步,未来避雷器将更加智能化,并与数字化系统深度融合,实现自主诊断和预测性维护。2绿色高效避雷器材料和制造工艺将更加环保节能,减少碳排放,提高能源利用效率。3小型化和高集成微电子技术的发展将推动避雷器朝着小型化、高集成的方向发展,提高可靠性和应用灵活性。4国际标准化随着全球能源互联网建设,避雷器的技术标准将日趋国际化,促进技术交流与产业合作。避雷器的注意事项安装位置避雷器应安装在重要设备和电网节点附近,远离易燃易爆场所。避免安装在易受干扰的位置,如强磁场或电磁波环境。接地要求良好的接地是避雷器正常工作的前提。接地电阻应控制在10欧姆以内,并确保接地线无断路或接触不良。监测维护定期监测避雷器的工作状态和电气性能,及时发现并解决问题。更换损坏的避雷器,确保整个系统的可靠性。环境适应性选用适合当地气候条件的避雷器型号,确保其在温度、湿度、腐蚀等恶劣环境下能可靠工作。避雷器的市场前景行业增长随着电网现代化和智能电网建设的加速,避雷器市场需求持续增长,预计未来5年复合年增长率将达到8%技术创新新型氧化锌避雷器技术不断推陈出新,性能不断提升,为市场发展带来新动力应用拓展避雷器应用领域从电力系统向工业、民用、新能源等领域不断拓展,市场空间广阔随着电网建设和智能化水平的不断提高,以及新兴应用领域的不断拓展,未来5-10年内,避雷器市场整体将保持稳定增长,呈现良好的发展前景。避雷器相关法规和标准国内法规中国颁布了一系列针对避雷器的国家标准,如GB11022和GB/T13869,规定了避雷器的技术要求和测试方法。国际标准国际电工委员会(IEC)发布了IEC60099系列标准,涵盖了避雷器的设计、试验、应用等各个方面。行业标准中国电力行业还制定了一些专门的行业标准,如DL/T596和DL/T818,用于规范避雷器在电力系统中的应用。认证要求避雷器必须通过相关认证,如CCC认证,才能在中国市场上销售和使用。避雷器的案例分析通过分析具体的避雷器故障案例,可以深入了解避雷器在实际运行中可能遇到的各类问题,以及如何预防和解决这些问题。这有助于提高对避雷器运行规律的认识,进而更好地指导避雷器的选型、安装和维护。以某变电站避雷器故障为例,分析故障原因及应对措施,为同类问题提供参考和借鉴。通过这种案例分析,可以积累宝贵的经验,提高避雷器使用的可靠性。避雷器的未来发展方向智能化趋势未来避雷器将更加智能化,能实现自我诊断、故障预警等功能。绿色环保采用环保材料,降低碳排放,满足可持续发展