9、避雷器的试验、监测与故障诊断.pdf

第八章 避雷器的试验、监测与诊断 方瑞明 博士/教授 Email: fangrm@ 8.1 概述 目前使用的避雷器有以下四种类型： 1、保护间隙 2、管式避雷器 3、阀式避雷器，包括普通阀式避雷器(FS型和FZ型)与磁吹式避雷器(FCZ型和 FCD型)。 4、金属氧化物避雷器，也称无间隙避雷器，也称无间隙避雷器。其型号的表 示方法如下： 产品型式代号Y表示氧化物避雷器；结构特征代号W表示无放电间隙。例如： Y W -444/995，表示该氧化物避雷器为无间隙，其标称放电电流为10kA，设计序号 10 5 为5，额定电压为444kV，标称放电电流下的残压为995kV。 8.1 概述 一、阀式避雷器简介 阀式避雷器由火花间隙和非线性电阻(简称阀片) 串联组成。 1. 火花间隙决定了避雷器的放电电压，而放电电压与时间的关系特性称为伏 秒特性。 2. 串联的阀片决定了避雷器的残压和续流。通过阀片的电流与其压降的关系 特性称为伏安特性。伏秒特性和伏安特性是阀式避雷器的两个基本特性。 3. 为了获得较平稳的伏秒特性，目前采用的火花间隙是密封的多间隙，这种 结构的优点是是结构简单且熄弧能力较好。对于伏秒特性要求较高的电 站用阀式避雷器，其火花间隙装有并联的分路电阻，这种分路电阻的电 阻值一般比阀片的电阻大得多，且同样具有非线性。 4. 串联阀片的电阻值和通过的电流大小有关，在大电流下电阻值很小，在小 电流下电阻值很大。这样可以保证一方面在雷电流流过时维持不高的残 压；而另一方面又可以限制在工频电压下的续流值，使火花间隙能容易 地切断续流。 5. 磁吹阀式避雷器的主要元件也是火花间隙和阀片，但采用磁场驱动电弧来 提高灭弧性能，可以降低冲击放电电压和残压。 8.1 概述 二、金属氧化物避雷器简介 与传统碳化硅避雷器相比较，金属氧化物避雷器具有以 下优点： 1、残压低，保护特性好。其伏安特性有良好的非线性特 点，在正常运行电压下呈现出很高的电阻值，使通过 它的电流仅为微安级。在动作电压之上和电流很大的 变化范围内，伏安特性呈平坦曲线，残压低，能够有 效抑制过电压； 2、通流能力大，约是碳化硅的四倍 3、动作延时小，陡波响应特性好 4、可以做成无间隙避雷器，结构简单，可靠性高。 二、金属氧化物避雷器简介 两种避雷器的伏安特性比较 三、金属氧化物避雷器故障机理 1、老化现象 金属氧化物避雷器取消了串联 间隙，在电网运行电压作用 下，其上要流过泄漏电流，电 流中有功分量即阻性电流虽然 很小，但仍会使阀片升温，导 致阻性电流随时间缓慢增长， 改变其伏安特性，即老化现象。 此外，单纯的机械应力也可以 引起老化现象（如运输过程） 三、金属氧化物避雷器故障机理 2、热击穿现象 阀片由于损耗而升温，而温度升 高后又使阀片电阻下降导致损耗 加大因此会出现正反馈过程。 0 以右图为例，环境温度20 C，荷 电率为1.0的曲线，发热曲线与散 热曲线相交于A和B两个工作点。 A为稳定工作点，B为不稳定工作 点，这两个工作点将阀片温度分 为3个区域，当某一时刻阀片温度 处于II区时，散热功率大于发热 功率，阀片温度下降，直到A点， 此时散热功率等于发热功率，稳 定稳定。 可分析III区B点不稳定。 三、金属氧化物避雷器故障机理 3、受气候的影响 受到雨、雪、凝露及尘埃的污染，由于避雷器内外电 位分布不同，是金属氧化物阀片与外部瓷套之间产生 较大的电位差，导致径向局部放电现象发生，损坏避 雷器。 4、避雷器的机械强度 避雷器的瓷套、端子和机座由于设计工艺不良、大气 腐蚀、应力疲劳和地震等原因受机械力作用出现损坏。 三、金属氧化物避雷器故障统计 三、金属氧化物避雷器故障统计 据统计，我国电力系统20世纪80~90年代应用金属氧 化物避雷器以来，110KV以上的国产避雷器已达7060