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1、精选优质文档-倾情为你奉上氧化锌避雷器在配电线路中的应用与选型前言2012年进入雷雨季节以来，滩海514线路连续出现雷雨天气下线路保护动作，重合闸成功的现象，为此运行维护人员对线路上的绝缘子、金具、线路上其他装置都进行了检查，没有发现异常现象，最后将线路上的52组避雷器全部更换，此现象消失。拆卸下来的避雷器是型号为YH5WS-17/50的热爆式避雷器，拆卸下来的避雷器外形和脱扣器均完整无损，绝缘伞群有污秽物附着，随后对拆卸下来的避雷器做绝缘试验和直流1mA电压及0.75U1mA下的泄漏电流试验。其中19组避雷器的泄漏电流超标。近期由于风暴潮气候的影响，油田电力线路所在地区持续出现大雨天气，在此
2、期间据各工区统计共有6组避雷器的脱离器动作。而且脱扣器动作有两个奇怪的现象，一是在大雨天气，无雷电气象活动情况下，线路上有6处避雷器的脱离器动作；二是避雷器的固定支架有被电流烧焦的痕迹，而避雷器本体无爬电现象。 近年来油田电网遭遇的恶劣天气逐渐增多，防雷仍然是配电电网的重中之重，而避雷器在电网防雷中依旧发挥着不可替代的作用。滩海514线路避雷器集体故障让我们不得不把注意力集中在避雷器的应用与选型中上面。1.氧化锌避雷器相关参数解析1.1 避雷器的额定电压 避雷器额定电压是施加到避雷器端子间的最大允许工频电压有效值，按照此电压设计的避雷器，能在所规定的动作负载试验中确定的暂时过电压下正确地工作。
3、它是表明避雷器运行特征的一个重要参数，但它不等于系统标称电压。规程要求的10kV无间隙复合外套金属氧化物避雷器额定电压为17kV。1.2避雷器的持续运行电压持续运行电压是指允许持久地加在避雷器端子间的工频电压有效值，它比额定电压低。油田电网选用的无间隙金属氧化物避雷器没有串联间隙，正常工频相电压要长期作用在金属氧化物电阻片上，会引起电阻片的劣化，为保证一定的使用寿命，长期作用在避雷器上的运行电压不得超过避雷器的持续运行电压，以免引起电阻片的过热和热崩溃。规程要求的10kV无间隙金属氧化物避雷器持续运行电压为13.6kV。图1.1避雷器额定电压与持续电压图示1.3 避雷器的工频参考电流 避雷器的
4、工频参考电流用于确定避雷器工频参考电压的工频电流阻性分量的峰值。工频参考电流应足够大，由制造厂规定。油田电网使用的10kV无间隙金属氧化物避雷器工频参考电流为1mA。1.4避雷器的直流参考电压 避雷器的直流参考电压是指在直流参考电流下测出的避雷器上的电压。使恒定的1mA电流流过避雷器时施加于避雷器两端的电压。该参数主要用于检查阀片是否受潮老化，确定其动作性能是否符合要求。规程要求其值不小于25 kV。1.5 0.75倍直流1mA参考电压下泄漏电流 0.75倍直流1mA参考电压下流过避雷器的泄漏电流，规程要求其小于或等于50mA。1.6避雷器的残压 避雷器的残压是指放电电流通过避雷器时其端子间的
5、最大电压值。当波形为8/20s，5kA或10kA的冲击电流流过避雷器时避雷器两端的电压降。此残压为避雷器雷电放电时加于并接的被保护设备上的电压，当然低一点好。当前油田电网10kV线路避雷器标称电流为5kA，规程要求其残压不大于50kV。1.7避雷器的通流容量按照DL/T815规定，无间隙避雷器的电阻片应能耐受4/10us大电流冲击2次和2ms方波冲击电流18次，试验后试品不击穿、不闪络、不损坏，且实验前后标称放电电流下的残压变化不超过5%。其中大电流峰值为65kA，2ms方波冲击电流值150A。2.避雷器脱扣器的选择与应用在避雷器故障时，使避雷器引线与系统断开，以排除系统持续故障，并给出故障避
6、雷器的可见标志的一种装置叫做脱离器。没有切断故障电流的能力，故不一定能完全防止100%避雷器爆炸，只能说减少90%以上避雷器爆炸的危险。 2.1脱离器的类型避雷器能否在损坏、老化后可靠脱离电网，是避雷器安全可靠运行的一个重要指标，所以避雷器的脱扣器对避雷器来说是一个重要的元件。我国10kV配电系统属于中性点非有效接地系统，在发生单相接地时接地容流很小，要求在单相故障时工频故障电流小的情况下，系统能继续运行一段时间；而在系统短路时要求系统在大工频过电流下能迅速切断故障点。由于我国配电系统接地方式的独特要求，使得10kV线路用避雷器脱离器需要满足两个特性：（1）雷电及操作冲击电流下，避雷器脱离器可
7、靠不动作（2）当工频故障电流较小的情况下，脱离器能坚持一段时间，经过一段时间曲线后可靠动作。（3）当频故障电流较大的情况下，脱离器能迅速实现脱扣，图2.1热爆式脱扣器 图2.2 热熔式脱扣器一般脱离器分两种：第一种是热熔式，由脱离弹簧、电阻片、焊锡连接点组成。其结构原理为：用焊锡将动作杆焊接于金属氧化物电阻片上，并与预紧弹簧配合组成动作机构，利用电阻片作为发热源。当避雷器正常工作时，雷电及操作冲击电流尚不足以使电阻片吸收的能量熔化焊点，所以避雷器不动作；而当避雷器故障损坏时，工频故障电流持续加热电阻片当温升至焊点熔点时（约200摄氏度），脱离器动作。该种脱离器的存在一个最大的缺陷，在大的工频故
8、障电流下，因电阻片发热至熔化焊点所需温度需要一段时间，不能实现迅速动作的要求。第二种是热爆式，新型热爆式脱离器采用导电硅橡胶制成的电阻器并联于放电间隙上，然后串接热爆管，其中电阻器既是避雷器的泄露电流通道又是脱离器小工频故障电流下动作的发热源。当工频故障电流较小时（小于2A）全部流经电阻器，由电阻器作为发热源加热热爆管，实现脱扣器在小工频故障电流下的可靠动作；当工频故障电流较大时（大于2A）使放电间隙击穿放电，由间隙电弧作为主要发热源迅速加热热爆管，从而使脱离器能在大工频故障电流下迅速动作。热爆式脱扣器可分为外置式热爆脱扣器和内置式热爆脱扣器，目前我们大多使用的避雷器脱扣器即内置式热爆脱扣器。
9、3.避雷器的绝缘配合避雷器的绝缘配合是指综合考虑系统中可能出现的各种过电压、避雷器的保护水平以及设备的绝缘水平，从而使设备绝缘故障率降低到运行上可以接受的水平。配合裕度用绝缘配合系数来表示：绝缘配合系数=设备的额定雷电耐压/避雷器的残压。根据过电压保护规程规定，10kV电气设备在雷电过电压下的绝缘配合系数应取1.4。避雷器的绝缘配合系数受系统暂时过电压的制约。暂时过电压主要是由于长线电容效应、突然甩负荷、单项接地及其他故障引起的系统电压的暂时升高，其持续时间很短。避雷器在这种过电压的作用下电流损耗增大、温度升高，有可能造成热崩溃。如果仅从氧化锌避雷器承受的过电压能力考虑，氧化锌避雷器的额定电压
10、选的越高，则电阻片的阻值越大，在运行过程中的泄漏电流越小，对减轻氧化锌避雷器的劣化有利，可以提高氧化锌避雷器的运行可靠性。但另一方面，氧化锌避雷器的额定电压越高，其雷电冲击和操作冲击电压下的残压也相应越高，在设备相同的绝缘配合下其配合裕度越小。选择氧化锌避雷器额定电压遵循的一般原则是：只要满足导则规定的过电压保护绝缘配合系数，氧化锌避雷器的额定电压可以选取的高一些，不能因为过分追求配合裕度而选择过低的额定电压。目前10kV配电系统中，额定电压为15kV和额定电压为17kV的避雷器都能满足系统工频过电压的要求，但考虑到发生单相间歇性电弧接地故障时产生的工频过电压会增大，会对避雷器的运行产生威胁，
11、因此我们优先选用额定电压为17kV的氧化性避雷器。4.氧化锌避雷器故障的常见原因从运行时间上、安装的环境、气候、及生产上，对损坏的氧化锌避雷器进行技术分析，造成氧化锌避雷器运行中故障的原因可归纳如下几项：4.1氧化锌避雷器的密封问题氧化锌避雷器密封老化问题，主要是生产厂家采用的密封技术不完善，或采用的密封材料抗老化性能不稳定，在温差变化较大时或运行时间接近产品寿命后期，造成其密封不良而使潮气浸入，造成内部绝缘损坏，加速了电阻片的劣化而引起爆炸。图4.1滩海514线路避雷器电阻片受潮图示4.2电阻片抗老化性能差氧化锌避雷器运行在其产品寿命的后期，电阻片劣化造成泄漏电流上升，甚至造成与瓷套内部放电
12、，放电严重时避雷器内部气体压力和温度急剧增高，而引起氧化锌避雷器本体爆炸，内部放电不太严重时可引起系统单相接地。图4.1油田电网避雷器电阻片放电图示4.3瓷套污染由于工作在室外的氧化锌避雷器，瓷套受到环境粉尘的污染，特别是设置在冶金厂区附近线路，由于粉尘中金属粉尘的比例较大，故给瓷套造成严重的污染而引起污闪或因污秽在瓷套表面的不均匀，而使沿瓷套表面电流也不均匀分布，势必导致电阻片中电流的不均匀分布(或沿电阻片的电压不均匀分布)，使流过电阻片的电流较正常时大1个数量级，造成附加温升，使吸收过电压能力大为降低，也加速了电阻片的劣化。4.4抗冲击能力差氧化锌避雷器多在操作过电压或雷电条件下发生事故，
13、其原因是因电阻片在制造工艺过程中，由于其各工艺质量控制点控制不严，而使电阻片的耐受方波冲击能力不强，在频繁吸收过电压能量过程中，加速了电阻片的劣化而损坏，失去了自身的技术性能。5.相关建议针对以上10kV线路氧化性避雷器常见故障原因，我们给出如下几点建议：5.1设计选型在设计选型上面，我们应优先选用多年稳定运行实践的产品，应选择有先进的工艺设备和完善的检测手段的生产厂家，严把避雷器的检测关，其中我们使用的符合外套氧化锌避雷器的密封性检测值得我们高度重视。只有通过严格的设计选型才能保证选用的避雷器具有高的抗老化、耐冲击性能，以使避雷器在寿命周期内稳定运行。滩庙514线路避雷器集体故障的技术规格问
14、题很有可能是通流容量偏低。滩庙514线路上避雷器的耐受冲击参数是65kA/150A,电阻片的直径为26mm。导致线路上避雷器泄漏电流大的原因有可能是，避雷器的电流耐受冲击值过小，当遭到强雷击时避雷器出现老化恢复不到原来的高阻态。所以建议避雷器电流耐受冲击参数提高到100kA/250A，电阻阀片的直径为42mm，高度24mm。图5.1不同截面积电阻片5.2提高防污能力油田电网地处沿海地区，受盐雾、海风、鸟粪等腐蚀严重，所以在避雷器的外绝缘选择应该按照IV考虑，所以建议避雷器的爬电比距由原来的2.5cm/kV提高到3.1cm/kV。5.3加强技术管理与故障分析加强对氧化性避雷器的技术管理工作，建立
15、氧化性避雷器技术档案，对出厂报告、定期测试报告均要存放入技术档案，以便随时监测避雷器的选型是否符合要求，并且随时对相关故障事件进行分析，一旦发现问题及时调整选型方案，弥补避雷器存在的缺陷。在分析近期的避雷器故障事件中，经过与工区运行人员了解，为防止避雷器脱离器动作时接地线搭接在隔离刀闸或线路上引起系统接地故障，部分避雷器的接地线缠绕在了避雷器固定支架上，这样导致了避雷器的带电部分和接地线的安全距离达不到200mm(规范要求)，所以在雨季或者雷电情况下就会沿着带电部分至接地线这条通道放电，导致绝缘支架烧伤。建议，避雷器安装时，应确保带电部分和接地部分的空气间隙大于200mm，同时为避免避雷器脱扣
16、器脱落搭接或者在有风情况下碰到隔离开关或导线，安装时应将避雷器脱扣器接地线固定在金具上。 5.4重视新技术新工艺避雷器的尝试图5.2串联间隙氧化性避雷器结构随着配电线路对避雷器性能要求的逐渐加大，各避雷器生产厂家也不断探索避雷器生产的先进技术与工艺。其中串联间隙氧化锌避雷器正逐渐发展成熟，相比无间隙氧化性避雷器有其独特的优点。 串联间隙氧化锌避雷器采用间隙组与氧化锌电阻片串联结构，一方面克服了无间隙氧化锌避雷器用在中性点不直接接地系统中，避雷器电阻片存在长期通流，在较高过电压引起损坏的可能性；另一方面又不同于传统的碳化硅避雷器那样存在着续流灭弧等薄弱环节。具有通流容量大，几乎无续流，等明显优点。串联间隙氧化锌避雷器也有着单相弧光接地耐受时间短、性能受间隙安装工艺制约等缺陷。同时油田电网还没有串联间隙氧化锌避雷器的运行经验，建议先进行少量安装实验，确定其实际应用可靠性后再逐步推广。专心-专注-专业