避雷器選型、安裝與維護(hù)

戴紅安

中圖分類號(hào)：TN97文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671—7597(2009)0620011—01

筆者從事電氣試驗(yàn)工作以來，每年絕大部分時(shí)間都在為各類工程進(jìn)行常規(guī)高壓電氣試驗(yàn)工作，其中包括水電站、抽水站、變電所等場所，發(fā)現(xiàn)所有的高壓電氣場所最容易出現(xiàn)故障的就是各類避雷器。在此筆者根據(jù)日常工作中經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合實(shí)際產(chǎn)品談?wù)劚芾灼鞯倪x型、安裝和維護(hù)。

一、避雷器的基本知識(shí)

避雷器是電氣工程中一種常見的保護(hù)設(shè)備，它是一種過電壓保護(hù)電器，對(duì)于能量有限的過電壓如雷電過電壓和操作過電壓，避雷器泄流能起限壓保護(hù)作用。主要用來保護(hù)由于大氣過電壓和操作過電壓對(duì)線路、設(shè)備造成的侵害。

避雷器通過并聯(lián)放電間隙或非線性電阻，對(duì)入侵非正常流動(dòng)電波進(jìn)行削幅，降低被保護(hù)的設(shè)備所承受的過電壓值。如果線路或設(shè)備承受了過電壓，避雷器就會(huì)進(jìn)入放電狀態(tài)，其重復(fù)接地就變成了保護(hù)接地，增加線路和設(shè)備的安全系數(shù)，但是線路后面的電器設(shè)備如果沒有采取其他安全保護(hù)措施，仍然是不安全的。避雷器一般單獨(dú)接地，與其它設(shè)備的接地距離不得小于3m，在地上與其它架構(gòu)設(shè)備的空間距離不得少于5m。

二、避雷器的分類和選型

(一)避雷器的分類。名目繁多的避雷器在我國的市場上已經(jīng)超過了上百種，如何對(duì)不同品牌、不同型號(hào)的避雷器進(jìn)行分類也許就擺在我們面前。

從組合結(jié)構(gòu)分，現(xiàn)在市場上的避雷器有幾下幾種：

1間隙類：開放式間隙、密閉式間隙：2放電管類：開放式放電管密封式放電管：3壓敏電阻類：單片、多片；4抑制二極管類；5壓敏電阻／氣體放電瞥組合類：簡單組合、復(fù)雜組合；6碳化硅類。

按照其保護(hù)性質(zhì)有可以分為；開路式避雷器、短路式避雷器或開關(guān)型、限壓型。

按照工作狀態(tài)(安裝形式)又可分為：并聯(lián)避雷器和串聯(lián)式避雷器。

避雷器有管式和閥式兩大類。工程中比較常見主要是碳化硅閥式避雷器和金屬氧化物避雷器(又稱氧化鋅避雷器)。碳化硅閥式避雷器主要由放電間隙和非線性電阻兩部分組成，當(dāng)高幅雷波或電波侵入被保護(hù)裝置時(shí)，避雷器間隙先行放電，從而降低過電壓值，同時(shí)線性電阻又將殘壓限制在設(shè)備的絕緣水平以下。放電結(jié)束后，放電間隙和非線性電阻自動(dòng)切斷工頻電流。

氧化鋅ZnO避雷器是七十年代發(fā)展起來的一種新型避雷器，是目前應(yīng)用率最高的防雷防過電壓材料。它主要由氧化鋅壓敏電阻構(gòu)成，氧化鋅避雷器的最大特點(diǎn)就是反應(yīng)時(shí)間短可在ns級(jí)。每一塊壓敏電阻從制成時(shí)就有它的一定開關(guān)電壓(叫壓敏電阻)，在正常的工作電壓下(即小于壓敏電壓)壓敏電阻值很大，相當(dāng)于絕緣狀態(tài)，但在沖擊電壓作用下(大于壓敏電壓)，壓敏電阻呈低值被擊穿，相當(dāng)于短路狀態(tài)。然而壓敏電阻被擊穿狀態(tài)，是可以恢復(fù)的；當(dāng)高于壓敏電壓的電壓撤銷后，它又恢復(fù)了高阻狀態(tài)。因此，在電力線路上如安裝氧化鋅避雷器后，當(dāng)雷擊時(shí)，雷電波的高電壓使壓敏電阻擊穿，雷電流通過壓敏電阻流入大地，使線路上的電壓控制在安全范圍內(nèi)。從而保護(hù)了電器設(shè)備的安全。

金屬氧化鋅避雷器不需要火花間隙，從而使結(jié)構(gòu)簡化，并具有動(dòng)作響應(yīng)快、耐多重雷電過電壓或操作過電壓作用、能量吸收能力大、耐污穢性能好等優(yōu)點(diǎn)。由于金屬氧化鋅避雷器保護(hù)性能優(yōu)于碳化硅避雷器，已在逐步取代碳化硅避雷器，廣泛用于交、直流系統(tǒng)，保護(hù)發(fā)電、變電設(shè)備的絕緣，尤其適合于中性點(diǎn)有效接地的110千伏及以上電網(wǎng)。

(二)避雷器的選型。從實(shí)際使用中的情況來看，大多數(shù)情況下避雷器損壞是由于避雷器動(dòng)作過于頻繁導(dǎo)致，而這其中一部分就是由于避雷器的選型不恰當(dāng)所致，因此正確的選型對(duì)線路和設(shè)備的安全至關(guān)重要。

避雷器的選型最重要的是額定電壓的選擇：應(yīng)該使它高于其在安裝處可能出現(xiàn)的工頻暫態(tài)電壓。在llOkV及以上的中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中是可以按上述方法選擇的。

在110kV及以下的中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中，電力部門規(guī)程規(guī)定在單相接地情況下允許運(yùn)行2小時(shí)，有時(shí)甚至在斷續(xù)地產(chǎn)生弧光接地過電壓情況下運(yùn)行2小時(shí)以上才能發(fā)現(xiàn)故障，這類系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)對(duì)氧化鋅避雷器安全運(yùn)行構(gòu)成嚴(yán)重威脅，實(shí)踐中氧化鋅避雷器出現(xiàn)熱崩潰甚至嚴(yán)重的爆炸事故。面對(duì)這種情況，應(yīng)考慮將動(dòng)作負(fù)載試驗(yàn)中耐受10s的額定電壓提高至1.2～1.3倍，使氧化鋅避雷器對(duì)中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)工況的適應(yīng)能力有所提高。

而由于氧化鋅避霄器的額定電壓選擇過低。使避雷器在單相接地過電壓甚至許多暫態(tài)過電壓下工作出現(xiàn)安全事故。中性點(diǎn)非接地系統(tǒng)的氧化鋅避雷器額定電壓、持續(xù)運(yùn)行電壓的選擇提出了如下設(shè)計(jì)規(guī)則：額定電壓在參考SiC避雷器滅弧電壓設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上乘以1.2～1.3倍，持續(xù)運(yùn)行電壓為系統(tǒng)運(yùn)行最高線電壓。

三、避雷器的安裝

1新裝避雷器，首先應(yīng)按上述選型要求檢查其電壓等級(jí)是否與被保護(hù)設(shè)備相符。2新裝和復(fù)裝(無雷期退出運(yùn)行)前，必須進(jìn)行工頻交流耐壓試驗(yàn)和直流泄漏試驗(yàn)及絕緣電阻的測定，達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求的，不能使用。3安裝前，應(yīng)檢查避雷器是否完好。其表面應(yīng)無裂紋、無破損；密封應(yīng)完好，連接應(yīng)緊密；金屬接觸的表面應(yīng)清除氧化層、污垢及異物，保護(hù)清潔。4安裝時(shí)的線間距離應(yīng)符合規(guī)定：3kV時(shí)46cm；6kv時(shí)69cm：10kV時(shí)80cm。水平距離均應(yīng)在40cm以上。5避雷器應(yīng)對(duì)支持物保持垂直，固定要牢靠，引線連接要可靠。6避雷器的上、下引線要盡可能短而直，不允許中間有接頭。其截面不應(yīng)小于規(guī)定值，鋁線不小于25m2，銅線不小于16ram2。7避雷器的安裝位置與被保護(hù)設(shè)備的距離，應(yīng)越近越好，對(duì)3～10kV電氣設(shè)備的距離不應(yīng)大予15m。閥型避雷器在安裝前，應(yīng)做簡單的現(xiàn)場試驗(yàn)，可用2500V及以上的兆歐表測量其絕緣電阻。每次測量，應(yīng)做好記錄工作，以便掌握其絕緣電阻有無大的變化，若絕緣電阻值與上次比較下降幅度很大，說明有可能是密封老化致使受潮或火花間隙短路造成。

四、避雷器的維護(hù)

(一)預(yù)防性試驗(yàn)。長年在氣象、電氣等綜合條件下工作。避雷器性能可能發(fā)生變化，為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患，應(yīng)對(duì)運(yùn)行的避雷器在雷雨季節(jié)來臨之前進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)。試驗(yàn)內(nèi)容主要包括：絕緣電阻試驗(yàn)、直流lmA電壓(UlmA)及0.75UlmA下的泄漏電流、運(yùn)行電壓下的交流泄漏電流、工頻參考電流下的工頻參考電壓、底座絕緣電阻、檢查放電計(jì)數(shù)器動(dòng)作情況。具體的周期及要求詳見《電力設(shè)各預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》。

(二)避雷器的巡視檢查。1檢查外觀是否有破損、裂紋、污穢及放電現(xiàn)象。因?yàn)楸芾灼魍庥^上的破損、裂紋、污穢在潮濕的空氣中，在電壓的作用下，泄漏電流會(huì)明顯增加，降低其放電電壓。2每次雷雨過后檢查雷電計(jì)數(shù)器是否動(dòng)作，檢查雷電計(jì)數(shù)器是否完好。3檢查引線接頭是否牢固，引線是否斷線、斷股、燒毀等痕跡。4檢查避雷器內(nèi)部是否有異常音響。5檢查避雷器的安裝固定有無松動(dòng)。

筆者建議各地的電力管理部門應(yīng)督促有關(guān)用戶，重視防雷保護(hù)工作，設(shè)計(jì)安裝時(shí)認(rèn)真做好避雷器的選型，運(yùn)行中認(rèn)真做好檢查巡視工作，每年定期或在有必要時(shí)認(rèn)真做好避雷器的預(yù)防性試驗(yàn)，并對(duì)不合格的避雷器，采取就地銷毀處理，以防止其重新安裝使用。