高电压技术 课件 6-3 避雷器.pptx

第六章 雷电参数及防雷设备6-1 雷电放电及雷电参数6-2 避雷针和避雷线6-3 避雷器6-4 防雷接地电力工程系 林建军编写大自然中的雷电现象电力工程系 林建军编写大自然中的雷电现象电力工程系 林建军编写6-4 避雷器一.避雷器的作用、保护原理1.作用：限制沿线路侵入的雷电波（简称雷电侵入波）幅值的一种过电压保护装置。2.原理避雷器实质上是一个“放电器”，它与被保护设备并联。当过电压超过一定幅值时，避雷器先放电，从而限制了过电压的幅值，使与之并联的电气设备得到保护。电力工程系 林建军编写二.对避雷器的基本要求①具有良好的伏秒特性，便于绝缘配合。避雷器应及时动作、残压（雷电流在避雷器上所形成的压降）应尽量减小。因此避雷器的伏秒特性曲线应尽量平坦些。②具有较强的绝缘自恢复能力，以免造成停电避雷器应能迅速切断工频续流（由于工作电压的作用，当冲击过电压消失后，仍然有工频电弧电流通过避雷器，称之），使系统尽快恢复正常运行，避免供电中断。③不应产生高幅值的截波，以免损坏被保护设备的纵绝缘。电力工程系 林建军编写三.基本类型①保护间隙（10KV及以下配电线路中不太重要的保护）②管型避雷器（变电站进线段保护辅助手段输电线路上个别薄弱绝缘路段） ③阀型避雷器（基本淘汰）④氧化锌避雷器（MOA，性能最优越）电力工程系 林建军编写避雷器保护原理示意图电力工程系 林建军编写四.保护间隙和管型避雷器1、保护间隙（一种最原始、最简单的避雷器）优点：结构简单，价格低廉。缺点：（1）伏秒曲线太陡，难以和被保护设备实现合理的绝缘配合。（2）灭弧能力差，影响供电可靠性（3）动作后会产生截波，对变压器的纵绝缘不利。2、管型避雷器(排气式避雷器)实际上是一个具有较高灭弧能力的保护间隙电力工程系 林建军编写五.阀型避雷器（一）基本结构=阀片电阻+火花间隙1．阀片电阻（α≈0.2）金刚砂(SiC)加粘合剂(水玻璃)焙烧制成。由多个阀片电阻串联组合体构成阀片电阻伏安特性u＝Ciα α—非线性系数，约0.2阀片电阻作用？1)阀片电阻的存在——避免出现对绝缘不利的截波2)阀片电阻的非线性——通过大电流时(雷电流)呈现低电阻，以限制避雷器的残压，提高了保护性能;通过小电流时（工频续流）呈现高电阻，以限制工频续流，提高了灭弧性能。电力工程系 林建军编写2.火花间隙（1）作用:正常时——与工作母线隔离;雷电侵入时——及时放电以泄放雷电能量（2）结构特点结构特点：由多个火花间隙组成，单个电极是由黄铜材料冲压制成，中间用云母垫圈隔开，其厚度一般为0.5 ~1mm。（3）意义：极间距离小，电场近似于均匀电场，伏秒特性较平坦易于实现绝缘配合。短弧相对长弧而言，更易于切断，提高了间隙绝缘强度的恢复能力。电力工程系 林建军编写（二）工作过程（原理）1.系统正常时，火花间隙将阀片电阻和工作母线隔离，以免由工作电压在阀片电阻中产生的电流使阀片电阻烧坏2.一旦工作母线上的电压超过其击穿电压值时，火花间隙将被及时击穿并引导雷电流通过阀片电阻泄入大地。此时阀片电阻的阻值将自动变小以降低在其两端形成的压降（残压）3.雷电流消逝后，作用在阀片电阻上的电压即为工频电压，此时阀片电阻的阻值将自动变大，限制了工频续流以快速可靠灭弧电力工程系 林建军编写（三）类型电站型(FZ)——火花间隙并联均压电阻普通型配电型(FS)——无均压电阻电站型(FCZ)磁吹型保护旋转电机型(FCD)电力工程系 林建军编写(四)主要电气参数1.额定电压（Ue）正常工作时加在避雷器上的工频工作电压。它应与避雷器安装地点的电力系统的额定电压等级相同2.灭弧电压（Umh）保证避雷器能够在工频续流第一次过零值时灭弧的条件下，允许加在避雷器上的最高工频电压。它应大于避雷器工作母线上可能出现的最高工频电压。根据实际运行经验，并从安全的角度考虑，系统可能出现已经存在单相接地故障而非故障相的避雷器又发生放电的情况(1)≥110KV系统：Umh=80%Um(2)20~60KV系统：Umh=100%Um(3)≤10KV系统：Umh=110%Um其中 ，Um=KUN式中 Um —— 系统最大工作线电压（KV）UN —— 系统标称线电压（KV） K —— 调压系数当UN≥330KV时，K=1.1当UN≤220KV时，K=1.15电力工程系 林建军编写3.残压(UC)避雷器通过雷电流（波形通常取8/20μs）时在其两端的电压降在防雷计算中，通常规定： ≤ 220KV系统取5KA下的残压（Uc5）作为避雷器的最大残压 ≥330KV系统取10KA下的残压（Uc10）作为避雷器的最大残压4.工频放电电压(Ugf) 指的是在工频电压作用下，避雷器将发生放电的电压值 由于间隙击穿的分散性，要规定一个上、下限。太高了将影响其