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1、以往只考慮操作過電壓和雷電過電壓水平的避雷器選型及弊端
標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，系統(tǒng)供電端電壓應(yīng)略高于系統(tǒng)的標(biāo)稱電壓(或額定電壓)Un的K倍，即K=Um/Un(Um是系統(tǒng)電壓)。電氣設(shè)備的絕緣應(yīng)能在Un下長期運行。220kV及以下系統(tǒng)的K為1.15，330kV及以上系統(tǒng)的K=1.1。避雷器設(shè)計的初期也遵守上述原則。
氧化鋅避雷器之前是SiC避雷器。10kV及以下SiC避雷器的滅弧電壓設(shè)計是定在系統(tǒng)運行電壓的1.1倍;35kVSiC避雷器的滅弧電壓等于系統(tǒng)電壓;110kV及以上SiC避雷器的滅弧電壓為系統(tǒng)電壓的80%。對應(yīng)以上的倍數(shù)分別有110%避雷器、避雷器和80%避雷器。
我國使用氧化鋅避雷器初期，其額定電壓是以SiC避雷器的滅弧電壓為參考作設(shè)計的。早期的6kV、10kV和35kV避雷器均遵守上述原則，如：Y5WR-7.6/26、Y5WR-12.7/45、Y5WR-41/130。
2、保證在單相接地過電壓下運行且電力系統(tǒng)情況下的避雷器選型及必要性
從運行角度，避雷器的額定電壓的選擇還應(yīng)遵守如下原則：
（1）氧化鋅避雷器的額定電壓，應(yīng)該使它高于其在安裝處可能出現(xiàn)的工頻暫態(tài)電壓。在110kV及以上的中性點接地系統(tǒng)中是可以按上述方法選擇的。
（2）在110kV及以下的中性點非直接接地系統(tǒng)中，電力部門規(guī)程規(guī)定在單相接地情況下允許運行2h，有時甚至在斷續(xù)地產(chǎn)生弧光接地過電壓情況下運行2h以上才能發(fā)現(xiàn)故障，這類系統(tǒng)的運行特點對氧化鋅避雷器在額定電壓下運行10s構(gòu)成嚴(yán)重威脅。
且氧化鋅避雷器與SiC避雷器結(jié)構(gòu)、設(shè)計不同(后者是有間隙滅弧，前者沒有間隙或者只有隔流間隙)，使得實踐中氧化鋅避雷器出現(xiàn)熱崩潰甚至嚴(yán)重的事故。面對這種情況，許多供電局、電力設(shè)計院根據(jù)各地的電網(wǎng)條件提出了許多類型的額定電壓值(如14.4kV，14.7kV等)。
而在多次國標(biāo)討論稿中動作負(fù)載試驗中耐受10s的額定電壓規(guī)定提高至1.2～1.3倍，使氧化鋅避雷器對中性點非直接接地系統(tǒng)工況的適應(yīng)能力有所提高。
而由于氧化鋅避雷器的額定電壓選擇過低，使避雷器在單相接地過電壓甚至許多暫態(tài)過電壓下工作出現(xiàn)事故。電力部監(jiān)察及生產(chǎn)協(xié)調(diào)司早在1993年10月30日第十七期情況通報上就對避雷器提出修改意見。
而在通報發(fā)布與新標(biāo)準(zhǔn)修訂的過渡階段，對中性點非接地系統(tǒng)的氧化鋅避雷器額定電壓、持續(xù)運行電壓的選擇提出了如下設(shè)計規(guī)則：額定電壓在參考SiC避雷器滅弧電壓設(shè)計基礎(chǔ)上乘以1.2-1.3倍，持續(xù)運行電壓為系統(tǒng)運行線電壓
上述基本數(shù)據(jù)由于沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，避雷器及使用單位在設(shè)計制造中會有出入。
3、貫徹2000年版新標(biāo)準(zhǔn)，、合理地對避雷器進(jìn)行選型的現(xiàn)實性
在我國2000年新標(biāo)準(zhǔn)中(GB11032-2000)，額定電壓的選擇上述1.2-1.3倍原則得到了認(rèn)可，但持續(xù)運行電壓的選擇則出現(xiàn)了新規(guī)定：從反映避雷器使用壽命的參數(shù)1.5Un//U1mA作為參考值選擇(設(shè)計)避雷器持續(xù)運行電壓。
以國內(nèi)避雷器的設(shè)計、制造水平，一般值為80%，故持續(xù)運行電壓選擇為額定電壓的0.8倍。這一點我們從伏安曲線的小電流區(qū)上看，是有根據(jù)的。
這樣，在實踐中根據(jù)具體條件進(jìn)行模擬計算或按經(jīng)驗慣例對避雷器進(jìn)行選型時，應(yīng)考慮單相接地運行1h的過電壓水平。但用戶中的技術(shù)協(xié)議甚至電力設(shè)計院圖紙中出現(xiàn)了許多與上述值有細(xì)微差別的額定電壓值，我認(rèn)為是不必要的(如10kV中出現(xiàn)16.5kV、16.7kV等)。
理由是實際設(shè)計避雷器過程中，額定電壓值在伏-安曲線中是在小電流區(qū)里面，均小于U1mAAC值，追求細(xì)微之差在實際避雷器設(shè)計中得不到實現(xiàn);另外從下面論述可知，按照新國標(biāo)要求選擇才能在許可過電壓下使用(這是指不接地系統(tǒng))。
閥式避雷器是一種能釋放雷電或兼能釋放電力系統(tǒng)操作過電壓能量，保護(hù)電工設(shè)備免受瞬時過電壓危害，又能截斷續(xù)流，不致引起系統(tǒng)接地短路的電器裝置。避雷器通常接于帶電導(dǎo)線和地之間，與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)。當(dāng)過電壓值達(dá)到規(guī)定的動作電壓時,避雷器立即動作,流過電荷，限制過電壓幅值，保護(hù)設(shè)備絕緣；當(dāng)電壓值正常后，避雷器又迅速恢復(fù)原狀，以保證系統(tǒng)正常供電。
氧化鋅閥片是以ZnO為基體,添加少量的Bi2O3、MnO2、Sb2O3、Co3O3、Cr2O3等制成的非線性電阻體，具有比碳化硅好得多的非線性伏安特性，在持續(xù)工作電壓下僅流過微安級的泄漏電流，動作后無續(xù)流。
因此金屬氧化鋅避雷器不需要火花間隙，從而使結(jié)構(gòu)簡化，并具有動作響應(yīng)快、耐多重雷電過電壓或操作過電壓作用、能量吸收能力大、耐污穢性能好等優(yōu)點。
由于金屬氧化鋅避雷器保護(hù)性能優(yōu)于碳化硅避雷器，已在逐步取代碳化硅避雷器，廣泛用于交、直流系統(tǒng)，保護(hù)發(fā)電、變電設(shè)備的絕緣，尤其適合于中性點有效接地的110千伏及以上電網(wǎng)。
凌雷金屬氧化物避雷器又稱金屬氧化鋅避雷器，它的閥片材料是由半導(dǎo)體氧化鋅和其他金屬氧化物（如氧化鉆、氧化錳等）在高溫（1000℃以上）下燒結(jié)而成。
氧化鋅閥片又稱壓敏電阻，具有比碳化硅更優(yōu)良和更理想的非線性電阻特性。在系統(tǒng)運行電壓下，它的電阻很大，通過的電流很小，阻性分量僅為10~15uA左右，這樣小的電流不會燒壞閥片，因此可以不用串聯(lián)間隙來隔離工頻運行電壓;當(dāng)電壓升高時，它的電阻變得很小，可以通過大電流，殘壓也很低，使設(shè)備得到保護(hù)，而過電壓消失之后，它又恢復(fù)原狀。
當(dāng)過電壓值達(dá)到規(guī)定的動作電壓時,避雷器立即動作,流過電荷，限制過電壓幅值，保護(hù)設(shè)備絕緣；當(dāng)電壓值正常后，避雷器又迅速恢復(fù)原狀，以保證系統(tǒng)正常供電。原始的避雷器是羊角形間隙，出現(xiàn)于19世紀(jì)末期，用于架空輸電線路，防止雷擊損壞設(shè)備絕緣而造成停電，故稱“避雷器”。20世紀(jì)20年代,出現(xiàn)了鋁避雷器,河南漯河氧化膜避雷器和丸式避雷器。30年代出現(xiàn)了管式避雷器。50年代出現(xiàn)了碳化硅避雷器。70年代又出現(xiàn)了金屬氧化物避雷器。現(xiàn)代高壓避雷器，不僅用于限制電力系統(tǒng)中因雷電引起的過電壓，也用于限制因系統(tǒng)操作產(chǎn)生的過電壓。避雷器有管式和閥式兩大類。閥式避雷器分為碳化硅閥式避雷器和金屬氧化物避雷器(又稱氧化鋅避雷器)。閥式避雷器主要由封閉在瓷套中、相互串聯(lián)的火花間隔及非線性電阻構(gòu)成，火花間隙能在遇到過電壓時被擊穿放電，在正常運行的工頻電壓下起著將電源與非線性電阻相互隔斷的作用。非線性電阻在過電壓時能吸收過電壓能量以限制放電電壓下的殘壓，和起著限制工頻續(xù)流的作用。非線性電阻在正常工作狀態(tài)下對工頻電流的電阻非常大，因而使工頻電流被隔斷；當(dāng)遇到雷電時，在過電壓作用下電阻值非常小，使雷電流得以暢通流地。雷電流過后，其電阻值又自動恢復(fù)到原來的較大值。將跟隨而來的工頻續(xù)流限制在較小范圍之內(nèi)，對被保護(hù)設(shè)備起到防雷保護(hù)作用，也是使電網(wǎng)恢復(fù)正常。[1]管式避雷其結(jié)構(gòu)原理見圖。內(nèi)間隙（又稱滅弧間隙）置于產(chǎn)氣材料制成的滅弧管內(nèi)，外間隙將管子與電網(wǎng)隔開。雷電過電壓使內(nèi)外間隙放電，內(nèi)間隙電弧高溫使產(chǎn)氣材料產(chǎn)生氣體，管內(nèi)氣壓迅速增加，高壓氣體從噴口噴出滅弧。管式避雷器具有較大的沖擊通流能力，可用在雷電流幅值很大的地方。但管式避雷器放電電壓較高且分散性大，動作時產(chǎn)生截波，保護(hù)性能較差。主要用于變電所、發(fā)電廠的進(jìn)線保護(hù)和線路絕緣弱點的保護(hù)。碳化硅避雷其基本工作元件是疊裝于密封瓷套內(nèi)的火花間隙和碳化硅閥片（電壓等級高的避雷器產(chǎn)品具有多節(jié)瓷套）。河南漯河閥式避雷器閥式避雷器火花間隙的主要作用是平時將閥片與帶電導(dǎo)體隔離，在過電壓時放電和切斷電源供給的續(xù)流。碳化硅避雷器的火花間隙由許多間隙串聯(lián)組成，放電分散性小，伏秒特性平坦，滅弧性能好。碳化硅閥片是以電工碳化硅為主體，與結(jié)合劑混合后，經(jīng)壓形、燒結(jié)而成的非線性電阻體，呈圓餅狀。
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為了減少雷擊對輸電線路運行的影響，通常采取多種防雷措施，主要有：降低桿塔接地電阻；架設(shè)避雷線；提高線路絕緣水平；加裝耦合地線；等等。但在防止繞擊雷對線路造成影響及高土壤電阻率的線路桿塔防雷問題上，仍不能找到有效的解決方法。為此，迫切需要采取一些新的技術(shù)措施來提高線路桿塔的耐雷水平，HY5WS-17/50氧化鋅避雷器以減少雷擊跳閘率。隨著合成絕緣材料在防雷技術(shù)上的應(yīng)用和發(fā)展，許多如美國、日本等，將避雷器安裝在輸電線路的易擊段，以提高線路的耐雷水平，降低雷擊跳閘率。2.1進(jìn)行規(guī)定的電氣試驗線路避雷器安裝投運前應(yīng)進(jìn)行規(guī)定的電氣試驗。測量其絕緣電阻、直流1mA下的電壓U1mA及電壓為75U1mA下的泄漏電流，測量結(jié)果應(yīng)與出廠數(shù)據(jù)比較無明顯變化，河南漯河高壓避雷器并應(yīng)符合規(guī)程規(guī)定,安裝過程中要按要求安裝好串聯(lián)間隙，安裝投運后要檢查并放電計數(shù)器的動作情況，以便日后能夠?qū)ζ渌€路作分析比較。2.2安裝線路避雷器的定點原則a)線路的運行經(jīng)驗。對線路投運至今的運行情況進(jìn)行分析，確定易遭雷擊的桿塔，分析確定是繞擊還是反擊。b)線路途經(jīng)的地形、地貌以及鄰近影響。現(xiàn)場勘察線路經(jīng)過的地段，特別對經(jīng)過魚塘、河流及山地等地段的線路要重點分析，記錄有可能因地形、地貌條件而使線路桿塔遭受雷擊的地段，一般經(jīng)過此路段的桿塔優(yōu)先考慮。c)桿塔的接地電阻和相鄰桿塔檔距。根據(jù)線路投產(chǎn)時設(shè)計桿塔的接地電阻要求及實際接地電阻值，確定不符合接地電阻設(shè)計要求的桿塔并進(jìn)行改造，對于因地質(zhì)條件限制而無法達(dá)到要求的優(yōu)先考慮。
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