氧化锌避雷器接线方式及参数选择

并联电容器装置中金属氧化锌避雷器几种接线方式及其

主要技术参数和型号选择

金属氧化物避雷器，英文名为Metal Oxide Arrester，简称MOA。无间隙金属氧化物雷器，指仅有金属氧化物非线性电阻片相串联和（或）并联、无并联或串联放电间隙所组成的避雷器，是用以保护电气设备免受各种过电压危害的保护设备。

电力系统中过电压是由雷击、开关操作或故障等引起的，可分为三大类：暂时过电压，操作过电压，雷电过电压（或大气过电压）。MOA是七十年代发展起来的一种新型避雷器，它主要由氧化锌压敏电阻构成。每一块压敏电阻从制成时就有它的一定开关电压（叫压敏电阻），在正常的工作电压下（即小于压敏电压）压敏电阻值很大，相当于绝缘状态，但在冲击电压作用下（大于压敏电压），压敏电阻呈低值被击穿，相当于短路状态。然而压敏电阻被击状态，是可以恢复的；当高于压敏电压的电压撤销后，它又恢复了高阻状态。因此，在电力线上如安装MOA后，当产生过电压时，高电压使压敏电阻击穿，电流通过压敏电阻流入大地，使电源线上的电压控制在安全范围内，从而保护了电器设备的安全。为了使避雷器能可靠地保护电气设备，要求避雷器的伏-安特性在电气设备的伏-安特性下面，当系统产生过电压时，电容器两端电压升高，避雷器动作，将电容器两端的电压限制在避雷器保护水平以下。目前氧化物避雷器阀片的主要成分是氧化锌，所以也常称之为氧化锌避雷器。

目前使用的避雷器有瓷套式和复合外套两种，复合外套避雷器的外套材料选用的主料是甲基乙烯基硅橡胶。复合外套避雷器和瓷套式避雷器相比，具有以下特点：（1）重量轻，体积小；（2）避雷器的耐污性能好，利用硅橡胶外套的憎水性，提高了避雷器的外绝缘性能，减轻了装置的维护工作量；（3）避雷器的防爆性能好，采用环氧玻璃丝筒和硅橡胶材料制成的复合外套，有利于释放避雷器故障时的内部压力，避免了避雷器爆炸对其它设备的危害。因此，现在常选用复合外套氧化物避雷器。

复合外套氧化物避雷器型号说明如下：

□□□□□—□/ □□

附加特性代号

标称放电电流下残压

避雷器额定电压

设计序号（用阿拉伯数字表示）

使用场所

结构特性

标称放电电流

产品型式

产品型式：Y—瓷套式氧化物避雷器

YH—复合外套氧化物避雷器

结构特征：W—无间隙C—串联间隙B—并联间隙

使用场所：S—配电型Z—电站型B—并联电容器用

D—电机用T—电气化铁道用X—线路型

附加特性：W—防污型G—高原型TH—湿热带地区用

根据避雷器安装地区的污秽情况，按标准GB/T5582选用避雷器外绝缘污秽等级。污秽等级分为4级，规定了外套最小公称爬电比距的要求：

Ⅰ级轻污秽地区为17mm/kV；

Ⅱ级中等污秽地区为20mm/kV；

Ⅲ级重秽地区为25mm/kV；

Ⅳ级特重污秽地区为31mm/kV。

避雷器的术语：

），允许持久地施加在避雷器端子间的工频电压有效值。

持续运行电压（U

c

），施加到避雷器端子间的最大允许工频电压有效值。

额定电压（U

r

），用来划分避雷器等级的，具有8/20波形的雷电冲击电流峰值。

标称放电电流（I

n

），放电电流通过避雷器时其端子间的最大电压峰值。

残压（U

res

），避雷器在1mA直流参考电流下测出的避雷器上的电压。一般不小直流1mA参考电压（U

1mA

时，通过避雷于避雷器额定电压峰值。直流1mA电压通常又称为转折电压。当端电压小于U

1mA

时，避雷器电流迅速增大，且以阻性分量为器电流很小，以容性分量为主，当端电压大于U

1mA

主。

荷电率（η），持续运行电压的峰值与直流1mA参考电压的百分比。荷电率的高与低直接影响避雷器的老化速度，一般小于80%。

避雷器的标称放电电流I n是波形为8/20μs用以划分其等级类别的重要参数。有1.5、2.5、5、10、20kA等五级，前三级分别与中性点、电机避雷器、电容器避雷器相对应，电站避雷器则分为后三级。

保护特性：

MOA的保护特性，完全由它的残压确定。一般残压与避雷器的额定电压成比例。对于某一额定电压的MOA，其残压是通过避雷器电流的函数。

保护特性由以下各项组合：

a）陡波电流冲击下残压；

b）雷电冲击电流下残压；

c）操作冲击电流下残压。

避雷器的操作冲击保护水平是规定的操作冲击电流下的最大残压。

并联电容器装置中金属氧化锌避雷器主要限制操作过电压，系统母线避雷器8/20μs雷电冲击残压主要限制大气过电压

避雷器在操作过电压下的保护特性，规定进行操作冲击电流下的残压试验，实验的视在波前时间为30μs但小于100μs，视在波尾半峰值时间约为视在波前时间2倍的放电电流峰值，因为操作冲击电流的波前时间在30～100μs范围内，对残压值无明显影响。电流幅值则按不同电压等级规定不同的数值（GB11032-2000中8.3.3表14并联补偿电容器用避雷器操作冲击电流峰值取125A及500A）。

电容器组的操作过电压有可能是：

（1）合闸过电压；

（2）非同期合闸过电压；

（3）合闸时触头弹跳过电压；

（4）分闸时电源侧有单相接地故障或无单相接地故障的单相重击穿过电压；

（5）分闸时两相重击穿过电压；

（6）断路器操作一次产生的多次重击穿过电压；

（7）其他与操作电容器组有关的过电压。

从试验数据中可以看出，分闸操作时的过电压是主要的，其中分闸过电压又主要出现在单相重击穿时，两相重击穿和一次操作时发生多次重击穿的几率均很少。

避雷器的主要参数的选择：

GB50227-1995 并联电容器装置设计规范中：

高压并联电容器装置的操作过电压保护和避雷器接线方式，应符合下列规定：

1. 高压并联电容器装置的分组回路，宜设置操作过电压保护。

2. 当断路器仅发生单相重击穿时，可采用中性点避雷器接线方式（图A.0.4-1），或采用相对地避雷器接线方式（图A.0.4-2）。

3. 断路器出现两相重击穿的概率极低时，可不设置两相重击穿故障保护。当需要限制电容器极间和电源侧对地过电压时，其保护方式应符合下列规定：

（1）电抗率为12%及以上时，可采用避雷器与电抗器并联连接和中性点避雷器接线的方式（图A.0.4-4）。

（2）电抗率不大于1%时，可采用避雷器与电容器并联连接和中性点避雷器接线的方式（图

A.0.4-3）。

（3）电抗率为4.5%～6%时，避雷器接线方式宜经模拟计算研究确定。

3～66kV为不接地系统，接于此系统中的电容器组的中性点均未接地。因此，在开断电容器组时如发生单相重击穿，电容器组的电源侧（高压端）对地可能出现超过设备对地绝缘水平的过电压，如在电抗率K=0时的理论最大值为5.87倍相电压，而且，随K值增大，过电压呈上升趋势；在电源侧有单相接地故障时产生的单相重击穿过电压远高于无接地情况。因此，对单相重击穿过电压应予以限制。对于操作较为频繁的真空断路器，应考虑发生单相重击穿的可能性。