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1、本次课程目的要求本次课程目的要求1 1、掌握放电间隙和管型避雷器的原理、作掌握放电间隙和管型避雷器的原理、作用用；2 2、掌握阀式、掌握阀式BLQBLQ的结构、原理及特点的结构、原理及特点；3 3、了解阀式、了解阀式BLQBLQ特性参数并会选择该类特性参数并会选择该类BLQBLQ。6.4 避雷器避雷器 装设装设BLZ和和BLX对发电厂、变电站进行直击雷防护后，并对发电厂、变电站进行直击雷防护后，并不能保证不能保证100的屏蔽效果，仍有一定的的屏蔽效果，仍有一定的绕击绕击和和反击反击概率。概率。输电线路一旦遭受雷击，将会产生向变电站入侵的雷电过输电线路一旦遭受雷击，将会产生向变电站入侵的雷电过电
2、压波，而同电压等级的电气设备比线路的绝缘水平低得电压波，而同电压等级的电气设备比线路的绝缘水平低得多。所以还需用另一种与被保护绝缘并联的能多。所以还需用另一种与被保护绝缘并联的能限制过电压限制过电压幅值幅值的保护装置，统称为的保护装置，统称为避雷器避雷器。避雷器的保护原理与避雷器的保护原理与BLX完全不同，按其原理，称其为完全不同，按其原理，称其为“自恢复限压器自恢复限压器”或或“限压器限压器”更为确切。更为确切。避雷器避雷器避雷器避雷器应有的应有的应有的应有的性能：性能：性能：性能：残压较低；残压较低；残压较低；残压较低；伏秒特性较平坦，便于绝缘配合；伏秒特性较平坦，便于绝缘配合；伏秒特性较
3、平坦，便于绝缘配合；伏秒特性较平坦，便于绝缘配合；较强的通流能力；较强的通流能力；较强的通流能力；较强的通流能力；不产生高幅值的截波，以免造成被保护绝缘的损害不产生高幅值的截波，以免造成被保护绝缘的损害不产生高幅值的截波，以免造成被保护绝缘的损害不产生高幅值的截波，以免造成被保护绝缘的损害 一、保护间隙和排气式（管型）一、保护间隙和排气式（管型）BLQ1、保护间隙：、保护间隙：常用的角形保护间隙，由主常用的角形保护间隙，由主间隙间隙1和辅助间隙和辅助间隙2串联组成串联组成 保护间隙与被保护绝缘并联，保护间隙与被保护绝缘并联，它的击穿电压比后者低，使过它的击穿电压比后者低，使过电压波被限制到保护
4、间隙电压波被限制到保护间隙F的击的击穿电压穿电压Ub。按发展历史可分四种基本类型：按发展历史可分四种基本类型：保护间隙、管型避雷器、阀式避雷器及氧化锌避雷器保护间隙、管型避雷器、阀式避雷器及氧化锌避雷器 缺缺点点 间隙属极不均匀场，伏秒特性很陡，不易与被保护绝缘间隙属极不均匀场，伏秒特性很陡，不易与被保护绝缘进行伏秒特性配合进行伏秒特性配合；保护间隙没有专门的灭弧装置；保护间隙没有专门的灭弧装置；动作后会产生大幅值的截波，对变压器的纵绝缘不利；动作后会产生大幅值的截波，对变压器的纵绝缘不利；用于不重要和单相接地电流不大的场合如用于不重要和单相接地电流不大的场合如10kV以下的配网中以下的配网中
5、 辅助间隙主要防止被外物短路误动作而设置的。主间隙两个辅助间隙主要防止被外物短路误动作而设置的。主间隙两个角形电极，可以使工频续流在自身电动力和热气流作用下易于上角形电极，可以使工频续流在自身电动力和热气流作用下易于上升而自动熄灭升而自动熄灭2、排气式避雷器、排气式避雷器 两个间隙串联，外间隙隔离工作电压以避两个间隙串联，外间隙隔离工作电压以避免产气管被泄漏电流烧坏，另一间隙装在管内免产气管被泄漏电流烧坏，另一间隙装在管内称内间隙，电极一边为棒形，另一端为环形。称内间隙，电极一边为棒形，另一端为环形。管由纤维、塑料或橡胶等产气材料制成。管由纤维、塑料或橡胶等产气材料制成。雷电冲击波袭来时，两个
6、间隙均被击穿，雷电冲击波袭来时，两个间隙均被击穿，使雷电流泄入大地。冲击电流消失后，在工频使雷电流泄入大地。冲击电流消失后，在工频续电流电弧的高温作用下，产气管分解大量气续电流电弧的高温作用下，产气管分解大量气体，形成较大气压，高压气体从环形电极中心体，形成较大气压，高压气体从环形电极中心孔喷出，进行吹弧，使工频电流过零时熄灭。孔喷出，进行吹弧，使工频电流过零时熄灭。排气式避雷器灭弧能力与工频续电流的大小有关，续流大产气多，使管爆排气式避雷器灭弧能力与工频续电流的大小有关，续流大产气多，使管爆炸；续流小灭弧能力不足。排气式避雷器的参数中有灭弧上、下限电流，使用炸；续流小灭弧能力不足。排气式避雷
7、器的参数中有灭弧上、下限电流，使用时根据排气式避雷器的安装地点的运行条件，使单相接地电流不超过灭弧电流时根据排气式避雷器的安装地点的运行条件，使单相接地电流不超过灭弧电流的范围。的范围。相对于保护间隙，排气式避雷器具有较高的熄弧能力，但相对于保护间隙，排气式避雷器具有较高的熄弧能力，但灭弧能力与工频续流大小有关。灭弧能力与工频续流大小有关。缺缺点点 “V-S”陡，分散性大，难以与设备进行绝缘配合；陡，分散性大，难以与设备进行绝缘配合；动作后易形成高幅值的截波，危机变压器绝缘；动作后易形成高幅值的截波，危机变压器绝缘；灭弧能力虽较强，但求得短路电流后，选择合适灭弧能力虽较强，但求得短路电流后，选
8、择合适 规格的避雷器不易；规格的避雷器不易；运行维护麻烦，不够可靠，易炸管。运行维护麻烦，不够可靠，易炸管。所以仅装在输电线路上绝缘薄弱的地方（如交叉档距、过江所以仅装在输电线路上绝缘薄弱的地方（如交叉档距、过江大跨距）和用作发电厂、变电所的进线段保护。大跨距）和用作发电厂、变电所的进线段保护。二、阀式避雷器二、阀式避雷器1、主要结构：、主要结构：2、分类：、分类：火花间隙和阀片串联，具有较平的伏秒特性火花间隙和阀片串联，具有较平的伏秒特性和较强的灭弧能力。和较强的灭弧能力。（一）普通阀式（一）普通阀式BLQ1、火花间隙：、火花间隙：由单个间隙串联而成。若干个间隙装在一个小瓷筒内，配上由单个间
9、隙串联而成。若干个间隙装在一个小瓷筒内，配上分路电阻组成标准单元，根据电压等级不同，把若干标准单分路电阻组成标准单元，根据电压等级不同，把若干标准单元串联一起构成元串联一起构成BLQ的总间隙。的总间隙。FS、FZ普通型；普通型；FCZ、FCD磁吹型磁吹型间隙电场接近均匀电场间隙电场接近均匀电场 阀式阀式BLQ动作过程：动作过程：阀式阀式BLQ的动作以火花间隙的击穿开始，又以间隙中工频续的动作以火花间隙的击穿开始，又以间隙中工频续流电弧的熄灭结束。流电弧的熄灭结束。在雷过电压下，间隙的在雷过电压下，间隙的击穿击穿取决于它的伏秒特性，取决于它的伏秒特性，“V-S”曲线越平坦越易与被保护绝缘的伏秒特
10、性相配合。就要求曲线越平坦越易与被保护绝缘的伏秒特性相配合。就要求采用均匀电场的电极，用一系列尺寸不大的单元间隙组成采用均匀电场的电极，用一系列尺寸不大的单元间隙组成多重间隙可满足要求。多重间隙可满足要求。在在熄灭续流电弧熄灭续流电弧阶段，要求火花间隙具有良好的灭弧性能，阶段，要求火花间隙具有良好的灭弧性能，以便在阀片电阻使续流减小时，尽早切断续流。采用多重以便在阀片电阻使续流减小时，尽早切断续流。采用多重间隙把续流分割成许多短弧，就能利用间隙把续流分割成许多短弧，就能利用“近极效应近极效应”，使，使电弧迅速熄灭。电弧迅速熄灭。现代普通阀式现代普通阀式BLQ的火花间隙应能够熄灭的火花间隙应能够
11、熄灭80100A（幅值）（幅值）的续流电弧，靠单间隙难以实现。的续流电弧，靠单间隙难以实现。所以阀式避雷器的火花间隙由大量单元间隙串联组成。所以阀式避雷器的火花间隙由大量单元间隙串联组成。例：例：110kV避雷器的单元间隙达避雷器的单元间隙达96只只由于对地和对高压端寄生电容的影响，多重由于对地和对高压端寄生电容的影响，多重间隙电气上相当于是一个电容链电路，电压间隙电气上相当于是一个电容链电路，电压分布是不均匀的。分布是不均匀的。这种不均匀对冲击放电阶这种不均匀对冲击放电阶段是有利的段是有利的，能降低整个火花间隙的冲击放，能降低整个火花间隙的冲击放电电压，使各个单元间隙迅速地相继击穿，电电压，
12、使各个单元间隙迅速地相继击穿，为被保护绝缘提供可靠保护。为被保护绝缘提供可靠保护。因此在较重要的阀式因此在较重要的阀式BLQ（如（如FZ系列）中，系列）中，都在火花间隙上加装有分路电阻；为使均压都在火花间隙上加装有分路电阻；为使均压效果好，均采用了非线性电阻（效果好，均采用了非线性电阻（SiC）。）。但这种不均匀但这种不均匀降低了间隙的工频击穿电压降低了间隙的工频击穿电压，续流条件恶化，降低了灭弧性能。续流条件恶化，降低了灭弧性能。这些分路电阻不会影响冲击电压分布的不均匀性，因为冲这些分路电阻不会影响冲击电压分布的不均匀性，因为冲击电压下电压分布基本取决于电容（击电压下电压分布基本取决于电容（
13、高频特点高频特点）2、阀片（工作电阻，限制工频续电流）、阀片（工作电阻，限制工频续电流）（1）出现雷过电压时，火花间隙应迅速击穿而使过电压的）出现雷过电压时，火花间隙应迅速击穿而使过电压的幅值受到限制，冲击电流幅值受到限制，冲击电流i在在工作电阻工作电阻R1上产生一压降，其上产生一压降，其最大值称为最大值称为“残压残压”。为保护设备的绝缘，理想情况为保护设备的绝缘，理想情况下是无论下是无论i多大，该残压值都保多大，该残压值都保持不变，小于火花间隙的冲击持不变，小于火花间隙的冲击放电（击穿）电压，如图中直放电（击穿）电压，如图中直线线3所示。所示。压降压降U是经是经BLQ入地电流入地电流I在接地
14、电在接地电阻和连线波阻抗阻和连线波阻抗Z上的压降。上的压降。理想的阀片材料是没有的，以理想的阀片材料是没有的，以SiC为主原料的阀片，具有优为主原料的阀片，具有优秀的非线性伏安特性，能做到秀的非线性伏安特性，能做到i增大时残压提高不多，基本增大时残压提高不多，基本不超过间隙的冲击放电电压。不超过间隙的冲击放电电压。工作电阻是由若干个阀片叠加而成，工作电阻是由若干个阀片叠加而成，阀片是由金刚砂粉末加结合剂模压、阀片是由金刚砂粉末加结合剂模压、烧结而成的圆饼。烧结而成的圆饼。阀片的阀片的“V-A”特性：特性：越小，工作电阻的非线性越好；一般低温烧焙的阀片越小，工作电阻的非线性越好；一般低温烧焙的阀
15、片0.2左右，非线性已相当好。其组成的工作电阻上电压波形左右，非线性已相当好。其组成的工作电阻上电压波形如图中的曲线如图中的曲线4所示，残压一般不超过冲击放电电压所示，残压一般不超过冲击放电电压Ub(i)，已能满足要求。，已能满足要求。（2）在冲击电流入地后，随之流过工作电阻的是工频续流，）在冲击电流入地后，随之流过工作电阻的是工频续流，这时阀片由于电压较低，这时阀片由于电压较低，阀片电阻要迅速变大阀片电阻要迅速变大，以利，以利限流、灭弧。限流、灭弧。对阀片电阻还有个要求是具有足够的对阀片电阻还有个要求是具有足够的通流容量通流容量，否则易烧毁。，否则易烧毁。但雷电流的幅值很大，通流能力再大的阀
16、片也难以承受，因但雷电流的幅值很大，通流能力再大的阀片也难以承受，因此限制流入变电所的雷电流幅值就成为变电所防雷此限制流入变电所的雷电流幅值就成为变电所防雷保护的任务之一。保护的任务之一。普通阀式避雷器的灭弧性能和通流能力都不是很强，因而只普通阀式避雷器的灭弧性能和通流能力都不是很强，因而只能用于雷电过电压防护，而不能作内部过电压的保护。能用于雷电过电压防护，而不能作内部过电压的保护。（二）磁吹阀式（二）磁吹阀式BLQ1、结构：、结构：磁吹火花间隙和高温阀片磁吹火花间隙和高温阀片 2、特点：、特点：灭弧能力强、通流大；灭弧能力强、通流大；适用于适用于电机防雷保护电机防雷保护及及内部过电压的防护
17、内部过电压的防护3、火花间隙：、火花间隙：磁场对电弧的电动力磁场对电弧的电动力间隙中电弧加快运动、旋转、拉长间隙中电弧加快运动、旋转、拉长灭弧能力灭弧能力。带磁吹线圈带磁吹线圈由于磁吹由于磁吹BLQ不仅用作雷过电压防护，还要求其对内部过不仅用作雷过电压防护，还要求其对内部过电压具有一定的保护作用，它的火花间隙放电电压取得较低电压具有一定的保护作用，它的火花间隙放电电压取得较低，使工频续流的灭弧条件恶化了。，使工频续流的灭弧条件恶化了。只有大大提高火花间隙的灭弧能力才能顺利灭弧。只有大大提高火花间隙的灭弧能力才能顺利灭弧。4、阀片：、阀片：高温烧焙，通流能力大高温烧焙，通流能力大（三）主要电气参
18、数（三）主要电气参数额定电压：额定电压：灭弧电压：灭弧电压：正常工作时加在避雷器上的工频工作电压正常工作时加在避雷器上的工频工作电压保证避雷器能可靠地熄灭续流电弧时的最大工保证避雷器能可靠地熄灭续流电弧时的最大工频作用电压。频作用电压。该值应该该值应该大于大于BLQ工作母线上可能出现的最高工作母线上可能出现的最高工频电压工频电压，否则，否则BLQ可能因难以熄弧而爆炸。可能因难以熄弧而爆炸。应该指出：灭弧电压才是避雷器最重要的设计依据应该指出：灭弧电压才是避雷器最重要的设计依据可能出现的最高工频电压与系统的运行方式有关：可能出现的最高工频电压与系统的运行方式有关：单相接地时，非故障相电压在中性点
19、直接接地系统中可达线单相接地时，非故障相电压在中性点直接接地系统中可达线电压的电压的80%；在中性点不接地；在中性点不接地(含经消弧线圈接地含经消弧线圈接地)系统中分系统中分别可达线电压的别可达线电压的100%110%。所以中性点直接接地系统的。所以中性点直接接地系统的灭弧电压可取为系统最大工作线电压的灭弧电压可取为系统最大工作线电压的80%；中性点不接地；中性点不接地系统的灭弧电压可取为最大工作线电压的系统的灭弧电压可取为最大工作线电压的100%110%。工频放电电压工频放电电压：工频电压下避雷器发生放电的电压。工频电压下避雷器发生放电的电压。一般给出上、下限。一般给出上、下限。冲击放电电压
20、冲击放电电压：冲击电压下避雷器放电的电压幅值，常给冲击电压下避雷器放电的电压幅值，常给出上限值。出上限值。我国生产的避雷器该值与我国生产的避雷器该值与5kA（330kV及以上电网为及以上电网为10kA）下的残压基本相同。）下的残压基本相同。残压：残压：冲击电流通过避雷器时工作电阻上产生的电压峰值冲击电流通过避雷器时工作电阻上产生的电压峰值它随电流幅值增大而升高，必须规定对应的冲击电流幅值。它随电流幅值增大而升高，必须规定对应的冲击电流幅值。我国标准规定为我国标准规定为5kA（220kV及以下）和及以下）和10kA（330kV及以及以上），电流波形取上），电流波形取8/20s。BLQ上可能出现的最大冲击电压幅值上可能出现的最大冲击电压幅值 保护水平：保护水平：保护比：保护比：残压与灭弧电压之比残压与灭弧电压之比 越小表明残压低或灭弧电压高，绝缘上承受的过压低而工频越小表明残压低或灭弧电压高，绝缘上承受的过压低而工频续流能很快切断，续流能很快切断，BLQ的保护性能越好。的保护性能越好。