串联间隙金属氧化物避雷器的应用

在3~35kV 电力系统中

xx 间隙金属氧化物避雷器的应用

xxxx

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二 00 九年六月

在 3~35kV电力系统 xxxx 间隙

金属氧化物避雷器的应用

xxxxxxxx

摘要：

本文从分析造成 3~35kV 电力系统内部过电压的原因入手，讨论无间隙金属氧化物避雷器的局限性及串联间隙金属氧化物避雷器的可行性。

关键词：

过电压金属氧化物避雷器无间隙 xx 间隙

引言

金属氧化物避雷器问世以来，被公认为是当代最理想的过电压保护装置。由于氧化锌材料具有十分有意的非线性伏安特性，因而可以设计成无间隙避雷器，这就使得这种避雷器的结构轻便、简捷，同时又避免了传统的碳化硅避雷器因为内部平板火花间隙而存在的放电电压分散性的弊病，因此，无间隙金属氧化物避雷器得到了迅速的推广。

通过了理论分析并经运行实践证明，在 3~35kV 中性点非直接接地的电力系统中，无间隙金属氧化物避雷器的应用遇到了挑战，常因耐受不了内部过电压而发生运行事故，而在我国 3~35kV 电力系统，基本上是中性点非直接接地的电力系统，为此，如何应对这一挑战就摆到我们的面前。

一、3~35kV中性点非直接接地的电力系统内部过电压分析

1、线路投、切过电压三相无载供电线路，在进行投入与切断操作中，由于三相断路器动、静触头的非同期性，可能造成系统中性点电位位移，而造成过电压。

2、系统单相接地过电压在我国现行规程中允许中性点非直接接地系统出现单相接地时运行一段时间，此时，另两相（非接地相）的相电压，将升高至线电压（升高

1.73 倍）

3、线路甩负荷引起电压升高

当长线路断路器跳闸，由于线路电感与电容参数的效应，也可使线路工频电压升高。

4、弧光接地过电压当线路发生单相弧光接地，出现对地的多次起弧或熄弧重复交替时，可引起另两相对地电容的振荡，导致弧光接地过电压。

5、谐振过电压谐振过电压是中性点非接地系统出现最多的过电压。引起谐振过电压的因素也比较多，如铁磁谐振过电压，电容效应引起的线性谐振，又如激发、自保持、翻相、谐波等非线性谐振；断线谐振；参数谐振过电压等。

二、从无间隙金属氧化物避雷器参数分析验证其能否适应系统内部过电压的要求

以型金属氧化物避雷器为例：

1、型避雷器参数

避雷器额定电压 17kV（有效值）

避雷器持续运行电压

13.6kV（有效值）

直流参考电压（不小于） 25kV 操作冲击残压

42.5kV（峰值）雷电冲击残压 50kV（峰值） xx 冲击残压

57.5 kV（峰值）通流容量（2mS/18 次） 100A μ/S2次）65kA

0.75U1mA 下泄露电流（不大于） 50μA

2、10KV中性点非直接接地系统参数分析系统标称电压（ Ue）10kV 系统最高电压（ Um） Um=（

1.1~

1.2） Ue 11~12kV 系统最大运行电压（ Uo）Uo=（

1.05~

1.1）Ue

10.5~11kV 系统内部过电压：以发生比较频繁，过电压比较严峻的弧光接地过电压为例弧光接地过电压，非弧光接地相对地电压可达到相电压的

3.5 倍。

Ug=

3.5 ×：22kV

3、从避雷器的参数分析看其对 10kV中性点非直接接地系统的适应性。从系统安全运行的要求应保证避雷器的参数：避雷器持续运行电压应满足：

Uc=

1.1Um=

13.2kV 而型避雷器的持续运行电压为

13.6kV可以满足要求。避雷器的额定电压应达到：

Ur=

12.5Uc=

1.25 ×

1.1Um=

16.5kV

型避雷器的额定电压为 17kV可以保证系统要求。当系统发生单相接地事故

时，避雷器仍能满足系统要求。 YH5WS型无间隙

金属氧化物避雷器能够满足中性点非接地系统正常运行条件下，及按线电压选择的避雷器在单相接地事故时的参数要求。

但是，当系统中出现内部过电压事故时，如弧光接地事故等，则该避雷器满足不了系统要求。

因此在 3~35kV 中性点直接接地的电力系统中，无间隙金属氧化物避雷器常因耐受不住电力系统中出现的诸如弧光接地等谐振过电压而致使其损坏。因而有人建议在 3~35kV 中性点非直接接地系统不主张使用无间隙金属氧化物避雷器。

在此背景下，一个新型的避雷器产品便应运而生。

三、xx间隙金属氧化物避雷器

串联间隙金属氧化物避雷器，就是在一个无间隙金属氧化物避雷器本体上，再串联一个间隙而构成。这个串联间隙起什么作用呢？在传统的碳化硅避雷器中串联间隙有绝缘、放电和灭弧三个作用，而金属氧化物避雷器由于氧化锌材料具有优良的非线性伏安特性，可以合理的选择电阻片参数限制工频续流而不需要间隙灭弧，此时间隙具有两大作用：

绝缘、放电。这两个作用决定了间隙结构的选择。

1、xx间隙的结构形成

采用外部单间隙结构，电极形状为球面，以空气为绝缘介质，以三支绝缘柱支撑间隙电极材质为低熔合金。

2、xx间隙避雷器主要参数

名称：

自动脱离式有 xx 间隙金属氧化物避雷器

避雷器额定电压： 17kV（有效值）

避雷器持续运行电压

13.6kV（有效值）

工频放电电压： 26~31kV（有效值）

μs 冲击放电电压： 50kV（峰值）

106kV/μs 波前冲击放电电压：

53.1~

55.7kV（峰值）

雷电冲击残压（μs）：

≤ 38kV（峰值）

冲击电流耐受（μs 20 次）5kA

方波电流耐受（ 2ms 18 次）100A

大电流冲击耐受（μs 2 次） 65kA