避雷器和保护间隙

变压器中性点接氧化锌避雷器和间隙放电保护 2010-02-11 00:27

普通阀型避雷器是有火花间隙和电阻阀片组成；而氧化锌避雷器无火花间隙，只由氧化锌非线性电阻片组成，由于ZnO电阻片具有优异的非线性伏安特性，可以取消串联的火花间隙，实现避雷器无间隙无续流。

从结构来看，氧化锌避雷器和放电间隙二者原理相同的，都是电压高到一定程度被击穿后对地放电，只不过放电间隙被击穿的是空气，避雷器可以看做是氧化锌电阻被击穿，所以只是介质不同而已，而介质的不同又决定了二者的对地放电能力不同。避雷器的泄压能力更强一些，但由于避雷器的成本更高，所以我们就想办法在主变中性点过电压不太高时，让放电间隙先动作，在过电压比较高时避雷器开始动作，当然此刻应该是二者同时动作的过程。因此，可以认为二者的作用是相同的，只是我们人为地调整间隙的大小或者是氧化锌电阻的大小，来使它们动作有一个先后的过程。我们不能仅依靠二者的名称来决定它们的作用。避雷器的作用就一定是防雷吗？当然不是，这只是大家的一个习惯叫法而已，因为它可以防止各种过电压。通过对设备本身结构的了解，可以帮助我们更好地认识到它们的作用。中性点放电间隙接地与避雷器：主变压器高压绕组采用分级绝缘，中性点绝缘水平偏低。220KV变压器中性点冲击耐压400KV，工频耐压200KV。假设变压器不接地运行时，主开关跳闸时有一相未拉开，中性点将长时间耐受一定的稳态电压，暂态电压又会超过工频过电压的允许值，中性点的避雷器可能会在暂态过电压下放电，避雷器的热容量小，在工频过电压冲击下放电后不能灭弧，引起中性点与地之间的最高电压超过中性点耐压值，造成避雷器爆炸。综前所述，变压器的零序保护不能起作用，故在变压器的中性点装设了放电间隙的接地保护，作为一种比较粗糙的保护，用以保护变压器绝缘。中性点放电间隙同时也是为了防止其它设备接地时该变压器零位的过度漂移。避雷器在工频和操作过电压下不应动作，在雷电接地的瞬态过电压下才动作。在发生中性点不接地系统中，发生单相接地间歇性弧光接地过电压，为了避免避雷器发生击穿爆炸（承受的工频过电压很低，1.3U时间为0.5秒），采用了保护间隙（带有电流互感器），将电流导入大地并及时切除故障线路。

主变中性点装避雷器，主要是在直接接地系统中，主变的中性点的绝缘水平比线端绕组绝缘水平低，此变压器中性点是半绝缘，根据中性点运行方式的不同，当主变中性点不接地时，避雷器能防止过电压损坏变压器中性点的绝缘；对于全绝缘变压器则不需要装设中性点避雷器，如果过电压侵入到变压器上，中性点绝缘和线端绝缘水平一样，则不需要对变压器中性点特别保护，要对线端保护在中性点直接接地的电网中，有部分变压器中性点不接地，在三相侵入雷电波时，中性点电压很高（可达到进线端电压幅值的1.9倍），若中性点绝缘不是按线电压设计，则应在中性点装一只阀型避雷器，以限制中性点过电压幅值，保护中性点绝缘。

主变中性点CT：用以检测单相接地故障电流或中性点不平衡电流。

具体地说就是中性点CT做为主变后备保护，检测到故障后有零序电流输出，动作跳闸于主变三侧开关。

避雷器：根据中性点运行方式的不同，用以消除和预防中性点不接地时的过电压。运行中的避雷器发生爆炸要主要原因有2种：一是雷击电压太高，泄放电流太大，超过了避雷器的承受能力，电流通过时巨大的电动力使避雷器发生爆炸。二是室外避雷器的法兰密封不严，有水份进入了避雷器内部，当强大的雷电流通过避雷器时，电流热效应致使里面的水份迅速汽化，体积急骤膨胀，不为及释放，

产生的机械应力致使避雷器发生爆炸。

避雷器内部阀片老化一般产生于运行过程中。我们不仅要查看避雷器的外观是否有破损闪络等现象，还要抄取避雷器的泄漏电流值并将其与初始值进行对比，如果数值偏大应及时上报缺陷，并给予处理。由于避雷器阀片的均一性差，其老化程度不尽相同，就会使得阀片电位分布不均匀。运行一段时间后，部分阀片首先劣化，造成避雷器泄漏电流和功率损耗增加。

由于电网电压不变，避雷器内其余正常阀片负担加重，导致其老化速度加快。这样就形成了一个恶性循环，最终导致该避雷器发生内部击穿发生单相接地或者避雷器本体爆炸事故。

造成氧化锌避雷器阀片老化加速的另外一个原因是避雷器持续运行电压偏低。这将导致运行过程中，特别是系统发生单相接地时，大大加重避雷器负荷，造成阀片快速老化。