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现在常用的避雷器的类型有阀型避雷器及金属氧化物避雷器(常称氧化锌避雷器)。
阀型及氧化锌避雷器用于发电厂、变电站的保护,在220kV及以下系统主要限制雷电过电压,在330kV及以上系统还用来限制操作过电压或作为操作过电压的后备保护。
阀片的非线性特征使得在幅值高的过电压下电流很大,而电阻很小;在幅值低的工作电压下电流很小,电阻很大。阀片的非线所示,亦可用下式表示:
其中,C为常数,与阀片的材料和尺寸有关;α为非线性系数,与阀片材料有关,碳化硅阀片一般。
阀型避雷器的工作原理为,电力系统正常工作时,避雷器串联间隙承担了全部电压,阀片中无电流流过。当系统中出现过电压且幅值超过间隙放电电压时,间隙击穿,冲击电流经阀片入地,而阀片本身的压降(称残压)由于电阻的非线性特性则维持在一些范围内,从而使电力设备上的过电压幅值得到限制,电力设备得到保护。当冲击过电压消失后,间隙中的工频续流仍将流过阀片,由于此时避雷器所承受的电压仅为工作电压,故受电阻非线性特性的影响,此电流远比冲击电流小,从而使间隙能够在工频电流第一次过零时将电弧切断。这样避雷器从间隙击穿到工频续流的切断不超过半个工频周期,继电保护来不及动作系统就已恢复正常。
新型的氧化锌避雷器出现于20世纪70年代,现在已在整个世界得到普遍应用,其性能比碳化硅避雷器更好,其阀片是由氧化锌为主要的组成原材料,并添加其他微量的氧化钴、氧化锰、氧化锑等金属氧化物烧结而成,所以也称为金属氧化物避雷器(MOA)。图5-2为氧化锌阀片的伏安特性,它在的宽广电流范围内呈现出优良的平坦的伏安特性。氧化锌阀片的伏安特性可分为低电场区I、中电场区II以及高电场区III3个区。
氧化锌避雷器与碳化硅避雷器相比主要优点是:无间隙,无续流,最大可承受能量大。前两条优点主要来自于氧化锌阀片优良的非线性特点,工作电压下流过阀片的电流极小,为微安级,故不需要间隙来隔离,也不存在工频续流,在雷击或操作过电压作用下,只需吸收过电压能量,而不需吸收续流能量。无串联间隙的特点还使氧化锌避雷器省去了间隙的放电时延,具有优越的陡波响应特性。氧化锌电阻片单位面积的通流能力为碳化硅电阻片的4~5倍。最大可承受能量大的优点使得氧化锌避雷器可完全用来限制操作过电压,也可以耐受一定维持的时间的暂时过电压。
注“☆”表示正常试验项目,“╳”表示不进行该项试验,“△”表示大修后进行,“〇”表示必要时进行。
对35kV及以下的氧化锌避雷器,用2500V兆欧表测量,测得的绝缘电阻值不应低于1000MΩ;对35kV以上的氧化锌避雷器,用5000V兆欧表做测量,测得的绝缘电阻值不应低于2500MΩ。对500kV氧化锌避雷器还应用2500V兆欧表测量其底座绝缘电阻,以检查瓷瓶套座是否进水受潮,测得的绝缘电阻值不应低于1000MΩ。
对阀型避雷器测量工频放电电压是一个重要试验项目,其最大的目的是检查火化间隙的结构及特性是不是正常,检查它在过电压下是否有动作的可能性。测量工频放电电压的接线测量FS型避雷器工频放电电压接线图
直流电压加于带并联电阻避雷器两端所测得的电流称为电导电流。测量电导电流是带并联电阻避雷器的一个十分重要的项目,测量的目的是检查避雷器的并联电阻是否受潮、老化、断裂、接触不良以及非线性系数α是否相配。测得的电导电流若明显降低,则表示并联电阻断裂或接触不良,或表示并联电阻受潮或瓷腔内进潮;若逐年降低,则表示并联电阻劣化。
T1-调压器;T2-试验变压器;S-测量球隙;F-避雷器;C-稳压电容;R1-保护电阻
测量氧化锌避雷器在直流1mA下临界动作电压,是氧化锌避雷器预防性试验的必检项目,每年在雷雨季节到来之前一定要进行该项试验,通过试验能检查其阀片是否受潮,确定其动作性能是不是满足要求。
1)因泄漏电流大于200μA以后,随电压的升高,电流急剧增大,故应仔细地升压,当电流达到1mA时,准确地读取相应的电压U1mA。
2)测量前应仔细地将避雷器外绝缘套管表面擦拭干净,以防止表面泄漏电流的影响。
%~%。现场试验时可以粗略按温度每增高10℃,U1mA约降低1%进行折算。
在测量完U1mA后,。由于该直流电压比最大工作相电压(峰值)要高一些,测量此电压下的泄漏电流能检查长期允许工作电流是不是满足规定。这一泄漏电流与氧化锌避雷器的寿命有直接关系(一般在同一温度下此泄漏电流与寿命成反比)。《规程》规定,。