關(guān)于避雷器的問(wèn)題

由于避雷器有自身過(guò)電壓保護(hù)的問(wèn)題，選用避雷器時(shí)要考慮其自身的防暫態(tài)過(guò)電壓能力，綜合比較保護(hù)間隙、管型避雷器、氧化鋅避雷器、碳化硅避雷器、串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器各種避雷器的泄流能力、保護(hù)連續(xù)性、間隙特性等優(yōu)缺點(diǎn)及其特性。分析避雷器使用中運(yùn)行工況的監(jiān)測(cè)情況。

1.應(yīng)用中的問(wèn)題探討

1.1避雷器自身過(guò)電壓防護(hù)問(wèn)題

避雷器是過(guò)電壓保護(hù)電器，其自身仍存在過(guò)電壓防護(hù)問(wèn)題。對(duì)于能量有限的過(guò)電壓如雷電過(guò)電壓和操作過(guò)電壓，避雷器泄流能起限壓保護(hù)作用。對(duì)能量是無(wú)限（有 補(bǔ)充能源）的過(guò)電壓，如暫態(tài)過(guò)電壓（工頻過(guò)電壓和諧振過(guò)電壓的總稱），其頻率或?yàn)楣ゎl或?yàn)楣ゎl的整數(shù)倍或分?jǐn)?shù)倍，與工頻電源頻率總有合拍的時(shí)候，如因某些 原因而激發(fā)暫態(tài)過(guò)電壓，工頻電源能自動(dòng)補(bǔ)充過(guò)電壓能量，即使避雷器泄流過(guò)電壓幅值不衰減或只弱衰減，暫態(tài)過(guò)電壓如果進(jìn)入避雷器保護(hù)動(dòng)作區(qū)，勢(shì)必長(zhǎng)時(shí)反復(fù)動(dòng) 作直至熱崩潰，避雷器損壞爆炸，因此暫態(tài)過(guò)電壓對(duì)避雷器有致命危害。如果已將全部暫態(tài)過(guò)電壓限定在保護(hù)死區(qū)內(nèi)不受其危害的避雷器，稱之為暫態(tài)過(guò)電壓承受能 力強(qiáng)，反之稱暫態(tài)過(guò)電壓承受能力差。碳化硅避雷器暫態(tài)過(guò)電壓承受能力強(qiáng)，但由于運(yùn)行中動(dòng)作特性穩(wěn)定性差，常因沖擊放電電壓（保護(hù)動(dòng)作區(qū)起始電壓）值下降， 仍可能遭受暫態(tài)過(guò)電壓危害。無(wú)間隙氧化鋅避雷器因其拐點(diǎn)電壓（可近似地把參考電壓當(dāng)作拐點(diǎn)電壓）偏低，僅2.21～2.56Uxg（最大相電壓），而有些暫態(tài)過(guò)電壓最大值達(dá)2.5～3.5Uxg，故有暫態(tài)過(guò)電壓承受能差的缺點(diǎn)。對(duì)暫態(tài)過(guò)電壓危害有效防護(hù)辦法是加結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定的串聯(lián)間隙將全部暫態(tài)過(guò)電壓限定在保護(hù)死區(qū)內(nèi)，使避雷器免受其危害。串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器有此獨(dú)具優(yōu)點(diǎn)。

1.2避雷器自身對(duì)電力系統(tǒng)不安全影響

保護(hù)間隙和管型避雷器在間隙擊穿后，保護(hù)回路再也沒(méi)有限流元件，保護(hù)動(dòng)作都要造成接地故障或相間短路故障，保護(hù)作用增多電力系統(tǒng)故障率，影響電力系統(tǒng)的 正常、安全運(yùn)行。應(yīng)用氧化鋅避雷器，從根本上避免保護(hù)作用產(chǎn)生接地故障或相間短路故障，且不用自動(dòng)重合閘裝置就能減少線路雷害停電事故。

1.3避雷器其連續(xù)雷電沖擊保護(hù)能力

有時(shí)高壓電力裝置可能遭受連續(xù)雷電沖擊，連續(xù)雷電沖擊是指兩次雷電入侵波間隔時(shí)間僅數(shù)百μs至數(shù)千μs，間隔時(shí)間極短。碳化硅避雷器保護(hù)動(dòng)作既泄放雷 電流也泄放工頻續(xù)流，切斷續(xù)流時(shí)耗最大達(dá)10000μs，一次保護(hù)循環(huán)時(shí)間要遠(yuǎn)大于10000μs才能恢復(fù)到可進(jìn)行再次動(dòng)作能力，故碳化硅避雷器沒(méi)有連續(xù)雷電沖擊保護(hù)能力。氧化鋅避雷器保護(hù)動(dòng)作只泄放雷電流，雷電流泄放（小于100μs）完畢，立即恢復(fù)到可進(jìn)行再次動(dòng)作能力，故氧化鋅避雷器具有連續(xù)雷電沖擊保護(hù)能力。

1.4工頻能源的浪費(fèi)

只關(guān)注防雷器件泄放雷電流的限（降）壓保護(hù)作用，輕視或忽視有些器件同時(shí)泄放工頻電流浪費(fèi)能源作用。保護(hù)間隙或管型避雷器保護(hù)動(dòng)作可能伴隨短路電流（幾kA至幾十kA）對(duì)地放電，碳化硅避雷器保護(hù)動(dòng)作有工頻續(xù)流（避雷器FS型為50A，F(xiàn)Z型為80A，F(xiàn)CD型為250A）對(duì)地放電，而造成能源浪費(fèi)，使用氧化鋅避雷器可徹底避免保護(hù)作用帶來(lái)的工頻能源浪費(fèi)。

2.避雷器保護(hù)特性

2.1避雷器的保護(hù)特性參數(shù)

各種型號(hào)的避雷器在同用途同電壓級(jí)時(shí)，其雷電殘壓參數(shù)相同或接近，這是因?yàn)楦魃a(chǎn)廠都是按國(guó)標(biāo)規(guī)定決定殘壓值的。有人認(rèn)為既然雷電殘壓值一樣，它們的保 護(hù)作用和效果也應(yīng)是一樣的，隨意選用哪種型號(hào)都可以。這是一種偏見(jiàn)，因?yàn)槌纂姎垑和猓€有其它保護(hù)參數(shù)，如工頻放電電壓值，沖擊放電電壓值，是考察避雷 器暫態(tài)過(guò)電壓承受能力，保證其長(zhǎng)期正常運(yùn)行的參數(shù)；又如是否有雷電陡波殘壓值，是標(biāo)示避雷器防雷保護(hù)功能完全的重要參數(shù)。綜合來(lái)看，只有串聯(lián)間隙氧化鋅避 雷器齊備上述保護(hù)特性參數(shù)，也就是說(shuō)它有齊全的防護(hù)功能。

2.2避雷器動(dòng)作特性運(yùn)行穩(wěn)定性

碳化硅避雷器保護(hù)動(dòng)作要泄放雷電流和工頻續(xù)流，動(dòng)作負(fù)載重，每次動(dòng)作泄放雷電流為0.04～0.07 C電荷量，工頻續(xù)流為0.5～2.5 C電荷量，后者與前者相比一般為11～17倍，且其間隙數(shù)量多隙距，常因動(dòng)作負(fù)載重使部分間隙燒毛燒損，另外瓷套外殼臟污潮濕也會(huì)影響內(nèi)間隙電容分布，這些都可能使部分間隙失效而降低沖擊放電電壓值，即動(dòng)作特性穩(wěn)定性差，可能增加保護(hù)動(dòng)作頻度，或遭受暫態(tài)過(guò)電壓危害，而加速損壞。串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器保護(hù)動(dòng)作只泄放雷電流而無(wú)續(xù)流，動(dòng)作負(fù)載輕，間隙不需具有滅弧及切斷續(xù)流能力，故間隙數(shù)量特少，3～ 10kV避雷器僅一個(gè)間隙，35kV避雷器為3個(gè)間隙串聯(lián)，間隙的工頻放電電壓值與碳化硅避雷器相同，符合GB7327規(guī)定，故間隙隙距大，動(dòng)作特性可保持長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定。

2.3串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器

碳化硅避雷器因其間隙結(jié)構(gòu)（隙距小，數(shù)量多）帶來(lái)一些缺點(diǎn)：如沒(méi)有雷電陡波保護(hù)功能；沒(méi)有連續(xù)雷電沖擊保護(hù)能力；動(dòng)作特性穩(wěn)定差可能遭受暫態(tài)過(guò)電壓危 害；動(dòng)作負(fù)載重壽命短等。無(wú)間隙氧化鋅避雷器因其拐點(diǎn)電壓較低，有暫態(tài)過(guò)電壓承受能力差，損壞爆炸率高和壽命短等缺點(diǎn)。串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器既有間隙又用 ZnO閥 片，其間隙結(jié)構(gòu)不同于碳化硅避雷器，因其間隙數(shù)量少，當(dāng)過(guò)電壓達(dá)到?jīng)_擊放電電壓時(shí)間隙無(wú)時(shí)延擊穿，同時(shí)因隙距大動(dòng)作特性穩(wěn)定，故它可避免碳化硅避雷器間隙 帶來(lái)的一切缺點(diǎn)。串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器的間隙已將全部暫態(tài)過(guò)電壓限定在保護(hù)死區(qū)內(nèi)免受其危害，故它可避免無(wú)間隙氧化鋅避雷器因拐點(diǎn)電壓偏低帶來(lái)一切缺點(diǎn)。 串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器仍有前兩種避雷器保護(hù)性能優(yōu)點(diǎn)，而避免它們的缺點(diǎn)。

2.4避雷器運(yùn)行工況監(jiān)測(cè)

避雷器失效的主要特征是泄漏電流增大，運(yùn)行中不易發(fā)現(xiàn)，有可能長(zhǎng)時(shí)帶病運(yùn)行，以致擴(kuò)大事故，故有必要監(jiān)察其運(yùn)行工況。碳化硅避雷缺乏監(jiān)察手段，靠每年定 期普遍測(cè)試篩選淘汰這樣作事倍功半，還不能隨時(shí)剔除失效品。氧化鋅避雷器可附帶脫離器，當(dāng)其失效損壞時(shí)，脫離器自動(dòng)動(dòng)作（30mA時(shí)不大于8min）退出運(yùn)行，以免造成更大損失和事故，提高運(yùn)行安全可靠性。