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避雷器类型、原理及使用认知

时间:2023-06-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:目前应用最多的是氧化锌避雷器,少部分采用阀型避雷器。图13-9阀型避雷器接线2.阀型避雷器的工作原理在系统正常工作时,间隙将阀片电阻与工作母线隔离。

避雷器类型、原理及使用认知

一、避雷器的类型

避雷器的类型可分为保护间隙、管形避雷器、阀型避雷器和氧化锌避雷器。目前应用最多的是氧化锌避雷器,少部分采用阀型避雷器。这里仅介绍这两种避雷器。

二、对避雷器的基本要求

图13-8 避雷器保护作用示意图

避雷器实质上是一种放电器,并联接在被保护设备的附近,如图13-8所示。对避雷器的基本要求如下:

(1)当过电压超过一定值时,避雷器发生放电(动作),将导线经接地电阻接地,以限制过电压。

(2)在过电压作用过去后,能迅速地截断在工频电压作用下的电弧,使电力系统恢复正常运行,以免供电中断。

由于避雷器放电接地,就形成了系统对地短路,因为冲击电流放电时间极短,一般不会造成继电器动作。但当避雷器放电时,由于工作过电压的作用,当冲击过电压消失后,仍然有工频电弧电流流过避雷器,称为工频续流。如果工频续流持续时间过长,将造成工频短路,使继电器动作,造成停电事故。要求冲击电压过后,工频续流在第一次过零时即应切断。

三、阀型避雷器

1.阀型避雷器的结构

阀型避雷器的基本元件为火花间隙和非线性电阻。间隙元件由多个统一规格的单个放电间隙串联而成。非线性电阻元件由多个非线性阀片电阻串联而成。间隙与阀片电阻也相互串联,如图13-9所示,组装在瓷套中。阀片电阻由碳化硅(SIC,亦称金刚砂)与粘合剂烧结成圆饼状。

图13-9 阀型避雷器接线

2.阀型避雷器的工作原理

在系统正常工作时,间隙将阀片电阻与工作母线隔离。当系统中出现雷闪过电压且幅值超过间隙的放电电压时,间隙先被击穿,雷电流通过阀片流入大地。由于阀片的非线性特性,其电阻在流过大的雷电流时变得很小,故雷电流在阀片上产生的压降(称为残压)较小,即限制了被保护设备的过电压值,不至于危及其绝缘。当过电压消失后,间隙中由工作电压产生的工频续流仍将流过避雷器,此时阀片电阻值变得很大,从而限制了工频续流,使间隙能在工频续流第一次过零时将电弧熄灭,使电网恢复正常运行。

3.阀型避雷器分类及使用

阀型避雷器主要分为普通型避雷器和磁吹型避雷器两类。磁吹型与普通型主要不同之处是间隙上附有磁吹线圈,使间隙绝缘恢复快、灭弧能力强、残压更低。(www.xing528.com)

普通型有FS和FZ两种系列。FS系列是配电网阀型避雷器,可用来保护小容量的配电装置,FZ系列是电站阀型避雷器,用来保护变电站中的电气设备。

磁吹型避雷器有FCD和FCZ两种系列。FCD系列用于保护旋转电机,FCZ系列用于保护变电站的高压电气设备。

四、氧化锌避雷器

1.氧化锌避雷器的结构

金属氧化物避雷器(MOA)的阀片电阻是以氧化锌(ZnO)为主要材料,掺以少量其他金属氧化物等添加剂,经高温烧结制成的具有良好非线性特性的压敏电阻,又称压敏避雷器。氧化锌阀片具有很理想的伏安特性,图13-10所示是氧化锌阀片与碳化硅阀片的伏安特性曲线,也可用式(13-8)表示,即

图13-10 ZnO、SiC阀片伏安特性比较

式中 C——常数,与阀片的材料有关;

α——非线性系数。

阀型避雷器低温阀片α≈0.2;氧化锌避雷器α≈0.01~0.04。假定Zn O、SiC电阻阀片在104 A电流下的残压相同,而在正常工作相电压作用下流过SiC阀片的电流约为100A,如果不串联间隙,将烧坏阀片,而流过Zn O阀片的电流在10-5 A以下,如此小的电流使Zn O阀片相当于一个绝缘体,由它构成的避雷器完全可以无间隙地安全运行。

2.氧化锌避雷器的优点

(1)保护性能优越,被保护电气设备所受过电压可以降低。它不需要间隙动作,电压稍微升高,即可迅速吸收高电压的能量,提高了保护效果,由于ZnO的优良的非线性伏安特性,使被保护设备上的电压降低。

(2)通流容量大。氧化锌避雷器的通流能力,仅与阀片本身的通流性能有关,比碳化硅阀片单位面积的通流能力大4~4.5倍。可以限制雷电过电压和操作过电压。

(3)无续流、动作负载轻、耐重复动作能力强。氧化锌避雷器的续流为微安级,实际上可视为无续流。所以在雷电或操作冲击电压下,只需吸收过电压能量,不需吸收续流能量,因而动作负载轻;再加上它的通流容量大,所以具有耐受多重雷击和重复发生的操作过电压的能力。

(4)适于大批量生产,造价低。

3.氧化锌避雷器的适用场合

目前氧化锌避雷器广泛用于各电压等级的变电站和气体绝缘变电站GIS中。

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