浅谈氧化锌避雷器的分类及选型

浅谈氧化锌避雷器的分类及选型

摘要：概述避雷器的简要分类，探讨在多种场合的应用，如何确定避雷器的型号及几个重要参数。

关键词：避雷器；分类；选型

1 概述

为防止电力系统中各种电器设备免受雷电过电压、操作过电压、工频暂态过电压冲击而损坏，必须在规定的位置设置过电压保护装置。

避雷器是最常用的过电压保护装置。避雷器经历了保护间隙、排气式避雷器、阀式避雷器、磁吹避雷器等阶段的发展之后，在70年代出现了金属氧化物避雷器。金属氧化锌避雷器性能优异，在工程中得到了广泛的应用。

在工程实施中如何正确选型非常重要，关系着设备的安全运行，本文拟在这方面作一些探讨，并对单相交流金属氧化锌避雷器的主要参数进行说明。

2氧化锌避雷器选型的主要参数及选型

2.1 依据JB/T 8459-2011《避雷器产品型号编制方法》，交流金属氧化物避雷器型号结构如下：

产品型式：Y—表示瓷套式金属氧化物避雷器；YH(HY)—表示复合外套金属氧化物避雷器。

标称放电电流：用来划分避雷器放电电流等级的，具有8/20波形的雷电冲击电流峰值。根据GB11032-2010,氧化锌避雷器按标称放电电流可划分为20、10、5、2.5、1.5 kA 五类。根据GB11032-2010的建议，不同的电压等级及避雷器的使用场所确定避雷器的标称放电电流。

结构特征：W—表示无间隙；C—表示串联间隙；B－表示有并联间隙。

使用场所：S—适用于配电；Z—适用于变电站；R—适用于保护电容器组；D—适用于旋转电机；N-适用于变压器或旋转电机的中性点；F-适用于气体绝缘金属封闭开关设备；B-适用于阻波器；T—适用于电气化铁道；A适用于换流站交流母线；FA适用于换流站交流滤波器。

附加特性：TL-避雷器附带脱离器；F带电插拔避雷器；P-不带电插拔避雷

器；W—重防污地区；G—高海拨地区；T—湿热带地区；YJ-液浸式。

2.2额定电压

避雷器额定电压是施加到避雷器端子间的最大运行工频电压有效值，它是表明避雷器运行特性的一个重要参数，但它不等于系统标称电压。

按IEC 及国家标准规定, 避雷器在注入标准规定的能量后, 必须能耐受相当于额定电压数值的暂时过电压至少10s。

避雷器额定电压可按下式选择:

Ur≥KUt (kV )

式中: K —切除短路故障时间系数。10s 及以内切除故障K = 1.0; 10s 以上切除故障K = 1.25～1.3。

Ut—暂时过电压, kV

在选择避雷器额定电压时, 仅考虑单相接地、甩负荷和长线电容效应引起的暂时过电压。暂时过电压Ut推荐值如下：

2.3 最大持续运行电压

避雷器持续运行电压是运行持久的加在避雷器端子间的工频电压有效值。

一般情况下, 避雷器最大持续运行电压Uc≥0.8Ur, 且不得低于以下规定值:对于中性点直接接地系统，接在相对地的无间隙避雷器，其持续运行电压应不低于系统的最高工作相电压，即，

式中: Um —系统最高工作电压, kV

对于中性点非直接接地系统，应根据单相接地故障切除时间确定:

10s 及以内切除故障时,

10s 以上切除故障时,(35kV～66kV );(3kV～20kV )

2.4雷电冲击保护水平

无间隙金属氧化物避雷器的保护水平完全由它的残压决定，其雷电过电压的保护水平是下列两项数值的较高者：

a)标称放电电流下的最大残压值

b)陡波冲击电流下最大残压值除以1.15。

避雷器雷电冲击保护水平应满足保护电力设备绝缘配合的要求，按国家标准规定，其配合系数如下：

中性点避雷器Ks＞1.25；

避雷器非紧靠保护设备Ks＞1.4。

2.5操作冲击保护水平

避雷器操作冲击电流(波前30μs～100μs) 下的残压值为避雷器的操作冲击保护水平。操作冲击绝缘配合系数应满足: 电气设备的操作冲击绝缘水平与操作冲击保护水平之比值不得小于1.15。

2.6绝缘配合

对于不同保护对象，由于绝缘等级的不同，选择避雷器时也应有所区别。例如，对于35kV油浸式变压器，其额定雷电冲击耐受电压（全波）为200kV,而对于35kV干式变压器而言，其额定雷电冲击耐受电压（全波）值为170kV，此时普通35 kV 氧化锌避雷器的残压取134 kV 就显得偏高，134×1.4= 187.6>170。因此用于35kV干式变压器保护用的氧化锌避雷器的残压应取120kV 比较合理(120×1.4= 168)。

3 避雷器选型需注意的其它参数

1)避雷器应按照使用地区的气温、海拔、风速、污秽和地震等环境条件，确定避雷器的使用条件；

2)按照避雷器安装处的最大故障电流确定避雷器的压力释放等级

3)按照避雷器安装处的污秽情况选择避雷器磁套的爬电比距；

4)按照避雷器安装处的引线拉力、风速、和地震等条件选择避雷器的机械强度。

4 避雷器选择实例

国内常规电压等级避雷器，可根据已知的系统接地方式、过电压的幅值及持续时间等情况选择最佳的避雷器额定电压值，以取得较大的保护裕度。

近年来随着我国对非洲的大力投资，不可避免的要接触到非洲的国家采用的系统电压等级及系统接线方式不同于我国国内，这样就需要尽量收集系统情况，了解系统运行方式，并根据前面介绍的避雷器参数选择合适的避雷器。

下面以《乍得恩贾梅纳城市90kV环网和中低压配网建设项目》中压配电避雷器的选择为例，介绍避雷器的选择方法。

乍得中压配电系统采用15kV电压等级，15kV系统中性点直接接地方式运行。由于国内没有15kV 这一配电电压等级，因此需按DL/T 804-2002 交流电力系统金属氧化物避雷器使用导则，对直接接地系统的参数计算方法来选择避雷器。

4.1氧化锌避雷器的额定电压Ur

按《交流无间隙金属氧化物避雷器》的推荐值，系统的接地故障持续时间应不大于10s，参考直接接地系统的暂时过电压推荐值，确定避雷器的额定电压（Ur）：

Un=15kV，根据IEC 60038-2009 标准电压，15kV系统最高工作电压为17.kV,即Um=17.5kV。

（中性点接地系统）（1）

氧化锌避雷器的额定电压可选为15kV。

4.2 最大持续运行电压Uc

一般情况下Uc≥0.8Ur （2）

选用最大持续运行电压为12 kV。

选避雷器的额定电压和持续运行电压分别采用(1)和(2)所确定的数值后，将使氧化锌避雷器具有较高的工频过电压耐受水平，从而在系统发生单相接地后，保护动作跳闸前的几秒钟内，健全相电压即使升高到线电压，也不会危及避雷器的安全运行，从而提高了配电网的可靠性。

4.3 标称放电电流