避雷器技术交流

·ZnO阀片在通常状 ZnO阀片在通常状 况下无荷电负担。 ·因为有间隙，在陡 坡冲击时保护特性 比（I 比（I1）差。
·由于ZoO阀片的并联，能简 由于ZoO阀片的并联，能简 单地实现重负荷型避雷器。 ·除避雷器外，还有作为能量 吸收装置的用途。 ·要得到均等的分流特性，就 必须使并联ZnO阀片间的电阻 必须使并联ZnO阀片间的电阻 值一致。
串联间隙 SiC特性 要素
氧
化
锌
避
雷
器 并联连接形 V
带并联间隙 （III） III）
带串联间隙 （IV） IV）
串联间隙
（II） II）
侧路间隙
几乎国内、国外厂家都不再生 产
·国内、国外所有厂家 ·一般说氧化锌避雷器就 是指该机种 是指该机种。
在无间隙刚登场的之 无间隙刚登场的之 初，被欧美厂家使用 。最近，除特殊用途 外几乎不用。 避雷器动作时，支路 间隙上的电压达到了 放电级别时，间隙放 电，支路侧的阀片被 短路，遏制避雷器的 残压。
二、避雷器技术参数选择与应用
避雷器技术参数选择与应用
1、 避雷器技术参数选择与应用
参考标准： 1.中华人民共和国电力行业标准 DL/T 804-2002 《交流电力系统金属氧化物避雷器使用导则》 交流电力系统金属氧化物避雷器使用导则》
使ZnO阀片适用于避雷器的技术变革起于二○世纪七○ ZnO阀片适用于避雷器的技术变革起于二○世纪七○ 年代，直至今天。其间技术变革的进展大致分3个阶段。 年代，直至今天。其间技术变革的进展大致分3个阶段。 ＜老化性能改善＞ 老化性能改善＞ 70年代初期的ＺｎＯ阀片，随时间的延长 70年代初期的ＺｎＯ阀片，随时间的延长 漏电电流（功率损耗）一度增加；到了80 漏电电流（功率损耗）一度增加；到了80 年代，功率损耗的增加没有了，而是減少 年代，功率损耗的增加没有了，而是減少 或者不变，阀片老化特性得到了改善。 或者不变，阀片老化特性得到了改善。 ＜能量－耐量的 ＜能量－耐量的改善＞ 针对被保护设备绝缘等级的降低，高性能的 避雷器，要确保操作冲击的处理负担，就必 避雷器，要确保操作冲击的处理负担，就必 须在短时间内吸收过电压的能量。ＺｎＯ 须在短时间内吸收过电压的能量。ＺｎＯ 阀片单位体积的能量－耐量提高了，从而 阀片单位体积的能量－耐量提高了，从而 使１２５Ｊ／ｃｍ３→３００Ｊ／ｃｍ３。 １２５Ｊ／ｃｍ３→ ＜高荷电率化的改善＞ 高荷电率化的改善＞ 由于避雷器的保护特性的改善，ＺｎＯ阀片 由于避雷器的保护特性的改善，ＺｎＯ阀片 的串联片数减少、能在高荷电率使用，并且 的串联片数减少、能在高荷电率使用，并且 降低了平坦率，动作开始电压也有改善 降低了平坦率，动作开始电压也有改善 Ｖ１ｍＡ＝２００Ｖ／ｍｍ→ Ｖ１ｍＡ＝２００Ｖ／ｍｍ→４００Ｖ／ｍｍ
避雷器发展变迁
1、避雷器的使用目的 避雷器的
电力系统在运行过程中各种电气设备由于某种原因产生绝缘破坏时，系统将会停 止。为了防止电气设备的绝缘被破坏，可以通过强化电气设备的绝缘能力，维持系统 的运行。但是，随着系统电压的升高，单纯靠增加电气的绝缘能力会使制造成本也越 来越高；并且，对于雷电冲击这样的非常高的过电压来说，强化绝缘能力也是有限度 的。另外，还要考虑对操作冲击这样大能量的有效的处理方法。因此，为了使电气设 备的绝缘设计更合理、更经济，针对侵入系统的各种各样的过电压，有必要导入比各 种电气设备和变电设备的绝缘耐力（ＬＩＷＶ）低很多的抑制过电压的保护装置。这 过电压的保护装置。这 种保护装置就是“避雷器”。在系统运用上，作为绝缘强化的重要组成部分来使用。 种保护装置就是“避雷器”。在系统运用上，作为绝缘强化的重要组成部分来使用。
（Ｖ）
设备的绝缘等级（LIWV) LIWV)
機器の絶縁レベル（ＬＩＷＶ） 機器の絶縁レベル（ＬＩＷＶ） レベル
器 雷器抑制电压（ （ 压） ）
（
の 系统的
对
电压
V)
冲击性过电压
过 Ｅ
（ Ｉ ） 雷/操作冲击过电压引起的冲击电流（I)
的过电压抑制
反射波 ） 避雷器 冲击电流 绝缘等级（LIWV)
避雷器发展变迁
限流形 串联间隙
火花 间隙
磁吹消型 串联间隙 续流弧 特性要素 （Ｓｉｃ或Ａｌ2Ｏ3）
续流弧 特性要素 （ＳｉＣ）
（ｃ） （ｄ）
（ａ）
（ｂ）
火花 间隙
磁吹消型 避雷器
限流形 避雷器
氧化锌型 避雷器
避雷器发展变迁
以往带间隙避雷器 （串联间隙＋SiC） （串联间隙＋SiC） 无间隙形 （I） 避 雷 器 回 路 用途 （厂家 ） 等
異常電圧（サージ） 電路 続流
Ｖ
大地
（ａ）
（ｂ）
（ｃ）
（ｄ）
使用氧化锌（ZnO)阀片的避 雷器，实质上的续流为零。 。
サージ電圧 電圧
続流 サージ電流 電流 （ａ） （ｂ） （ｃ） （ｄ）＝（ａ） 続流しゃ断完了
避雷器动作原理概念图 避雷器动作原理概念图
避雷器发展变迁
第4种具备条件：不要动作机能
避雷器要求具备3种机能［①抑制过电压，②冲击电流通电、③续流遮断］ 避雷器要求具备3种机能［①抑制过电压，②冲击电流通电、③续流遮断］，除此 之外，还要求具备第4 之外，还要求具备第4种机能，即，避雷器不做不必要的动作。在系统上使用的避 3 雷器，除了通常负荷下连续使用电压之外，还有其他各种负荷。以下，表示避雷 器不应该做的不要动作的交流过电压。 （1)持续运行电压 1)持续运行电压 （2)短时间交流过电压（TOV: Temporary Over Voltage) 2)短时间交流过电压（TOV:
机能-２ 机能 ２ 冲击电流的通电机能
伴随着冲击性过电压的发生，冲击电流通过了避雷器。这使得避雷器内部要素及 伴随着冲击性过电压的发生，冲击电流通过了避雷器。这使得避雷器内部要素及 各部位不致产生电气闪络或击穿破坏，能使避雷器在规定大小的冲击电流下在规定次 数内反复通电。 ＜电力系统上避雷器通电电流的示例＞ １．冲击电流 １．冲击电流 ① ② ③ 避雷器标称放电电流：１０ｋＡ（波形8/20μＳ） 避雷器标称放电电流：１０ｋＡ（波形8/20μＳ） 雷冲击放电耐量电流：１００ｋＡ （波形4/10μＳ） 冲击放电耐量电流：１００ｋＡ （波形4/10μＳ） 操作冲击放电电流 ：１～３ｋＡ（波形30/60μ ：１～３ｋＡ（波形30/60μＳ）
电 阻 漏 电 电 流 变 化 率
ＩＲ ＩＲ０
变化状况为状况③，老化寿命特性非常好。 漏电电流单调增加的状况①的阀片，其性能 可以用阿伦尼乌斯公式推算，但状况②、③ 的寿命性能非常好，以致参照了阿伦尼乌斯 公式的寿命加速试验不能成立。
荷电时间（Ｈ）
避雷器发展变迁
3.３．氧化锌（ＺｎＯ）阀片的技术改进变迁 3.３．氧化锌（ＺｎＯ）阀片的技术改进变迁
２．续流 ２．续流 使用氧化锌（ZnO）阀片的避雷器：１Ａ以下的 使用氧化锌（ZnO）阀片的避雷器：１Ａ以下的微小電流
避雷器发展变迁
机能机能-３ 续流遮断机能
避雷器实现了所定的通电机能，雷冲击电流放流到大地，这样避雷器对大地形 成了瞬时的接地状态，使工频电流从系统电源侧流向了避雷器。这种工频电流被称 为“续流”。避雷器的自我恢复机能能自身遮断该续流，确保相对于电路的初始的 续流” 绝缘状态。
·与（I）相比，保护特性 与（I 、多重雷处理、污秽特性 等更好。 ·要留意ZnO阀片的老化寿 要留意ZnO阀片的老化寿 命和冲击能量吸收后的热 安定性能。 ·与（I）相比更轻巧。 与（I
·与（II）相比，阀片 与（II）相比，阀片 在通常状况的荷电负 担更低，能实现较低 的残压。 ·要想得到支路间隙平 要想得到支路间隙平 坦的v 坦的v-t特性要费功夫
避雷器发展变迁
机 过电压抑制机 过电压抑制机 抑制
针对侵入系统的雷冲击或操作冲击引起的过电压，为了使电气设备、机器的绝 缘等级（ＬＩＷＶ）不致超出，对设备、机器的端子电压进行抑制过电压由非直线性 电阻（特性要素）来抑制。（电流或电压越大电阻值越小的电阻片）
落雷
设
電路 电气设备、机器 避雷器
备機 的 器の 端 子 子電 电圧 压
避雷器发展变迁
2、电力系统上避雷器的定义和作用
IＥＣ对避雷器的定义如下。 「避雷器是当雷或电路的开闭等引起的过电压的幅值超过某一值时，通过放电限制过 电压、保护电气设备的绝缘，并且短时间遮断续流，使系统正常状态不被打乱，拥有 自我恢复机能的装置」 该定义要求避雷器具有以下三种机能 机能-１：抑制过电压的机能（保护性能） 机能-２：冲击电流的通电机能（放电耐量性能） 机能-３：从瞬時接地状态下自我恢复性能（续流遮断性能） 另外，“不做不必要的动作”为其被要求具备的第4种机能。
避雷器发展变迁
3、发变电・送电用避雷器的变迁 、发变电・
3.1.避雷器原理、 3.1.避雷器原理、构造上的变迁 避雷器原理 现在电力系统使用的避雷器或避雷装置是以从七十年代开始使用的以氧化锌阀片为要 素的氧化锌型避雷器为主流。 1940年以前的初期旧式避雷器已在实际线路上消失了，其后的以串联间隙和炭化硅为 1940年以前的初期旧式避雷器已在实际线路上消失了，其后的以串联间隙和炭化硅为 特性要素的“阀阻避雷器” 特性要素的“阀阻避雷器”，现在虽然在一般变电设备上还有若干使用，但是在电力 公司几乎都改使用氧化锌避雷器了。 东芝公司制造的氧化锌避雷器，自从1978年制造出第一台避雷器后，已经经历了30年， 东芝公司制造的氧化锌避雷器，自从1978年制造出第一台避雷器后，已经经历了30年， 从初期使用“第一代”氧化锌阀片的时代，经过技术变迁到“第二代” 从初期使用“第一代”氧化锌阀片的时代，经过技术变迁到“第二代”，现在已经发 展到使用“高电阻高耐压氧化锌阀片” 展到使用“高电阻高耐压氧化锌阀片”的“第三代”了。 第三代”
国内配电用避雷器 专门使用该机种。
使用于 使用于高电压、长距离系统 及500kV、UHV等开关冲击处 500kV、UHV等开关冲击处 理负载大的避雷器