復(fù)合外套氧化鋅避雷器在電力系統(tǒng)中應(yīng)用

劉悅洋

摘要：復(fù)合外套氧化鋅避雷器的運(yùn)行特性、監(jiān)測與維護(hù)方法直接影響到電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。因此，本文針對避雷器自身防護(hù)及其對電力系統(tǒng)的影響進(jìn)行了分析， 簡述了避雷器的保護(hù)特性， 并對復(fù)合外套氧化鋅避雷器在電力系統(tǒng)中運(yùn)行的問題及其解決問題的技術(shù)措施分析。

關(guān)鍵詞：避雷器；特性；運(yùn)行問題分析；技術(shù)措施

前言

復(fù)合外套氧化鋅避雷器是20 世紀(jì)80年代發(fā)展起來的8新技術(shù)、新工藝、新材料集成的產(chǎn)品，復(fù)合外套氧化鋅避雷器（以下簡稱為CMOA），它凝聚了復(fù)合絕緣子與氧化鋅避雷器的優(yōu)點(diǎn)。用復(fù)合外套避雷器的主要特點(diǎn)氧化鋅和瓷套氧化鋅避雷器相比，除了氧化鋅避雷器的優(yōu)點(diǎn)，還具有以下特點(diǎn)：（1）具有體積小，重量輕的優(yōu)點(diǎn)；（2）抗污染性能好，污染，憎水性恢復(fù)的；（3）具有防爆性能好，不傷害鄰近的電氣設(shè)備；（4）良好的耐候性，在瓷套式避雷器由于呼吸抑制效應(yīng)的消除。因此，氧化鋅復(fù)合外套避雷器已廣泛應(yīng)用在電力系統(tǒng)的運(yùn)行。

一、復(fù)合外套氧化鋅避雷器在交流電力系統(tǒng)的應(yīng)用

1.避雷器自身對電力系統(tǒng)的不安全影響

以前應(yīng)用的保護(hù)間隙和管型避雷器在間隙擊穿后，保護(hù)回路再也沒有限流元件， 滅弧的時間長， 間隙擊穿的同時有大的續(xù)流通過， 保護(hù)動作將會造成電力系統(tǒng)接地故障或相間短路故障， 保護(hù)作用的同時增多了電力系統(tǒng)故障率， 影響電力系統(tǒng)的正常、安全運(yùn)行。應(yīng)用氧化鋅避雷器后， 因?yàn)榇吮芾灼鞯姆蔷€性好， 對過電壓反應(yīng)快， 對波頭很陡的過電壓也能限制。行波電流通過后， 氧化鋅避雷器的電阻片阻值迅速恢復(fù)， 故基本無續(xù)流， 因此杜絕了保護(hù)動作造成的電力系統(tǒng)接地故障和相間短路故障率。避雷器這種特性對短時間內(nèi)可能重復(fù)發(fā)生的雷擊或操作波過電壓的保護(hù)更適合。

2.避雷器具有連續(xù)耐受大電流沖擊的能力

電力系統(tǒng)的高壓電力裝置可能遭受到連續(xù)的雷電沖擊。連續(xù)雷電沖擊是指兩次雷電入侵波間隔時間僅數(shù)百μs至數(shù)千μs， 間隔時間極短。碳化硅避雷器保護(hù)動作既泄放雷電流又泄放工頻續(xù)流， 切斷續(xù)流耗費(fèi)的時間最大可達(dá)10000μs， 一次保護(hù)循環(huán)時間要遠(yuǎn)大于10000μs， 才能恢復(fù)到可再次動作的能力， 故碳化硅避雷器沒有連續(xù)雷電沖擊保護(hù)能力。而氧化鋅避雷器的閥片通流容量大， 按單位體積計(jì)算， 約為碳化硅閥片的4倍。氧化鋅避雷器保護(hù)動作時只泄放雷電流，雷電流泄放（小于100μs）完畢， 沒有工頻續(xù)流， 立即回復(fù)到可進(jìn)行再次動作的能力， 故氧化鋅避雷器具有連續(xù)雷電沖擊保護(hù)能力， 這對于多雷區(qū)或雷電活動強(qiáng)烈地區(qū)的防雷保護(hù)尤為重要。

3.避雷器自身的過電壓防護(hù)

避雷器是過電壓保護(hù)電器， 其自身也存在著過電壓防護(hù)問題。對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。對能量是無限有能源補(bǔ)充的過電壓， 如電力系統(tǒng)的暫態(tài)過電壓（工頻過電壓和諧振過電壓的總稱）， 其頻率或?yàn)楣ゎl或?yàn)楸额l或分頻， 與工頻電源頻率總有合拍的時候， 如因某些原因而激發(fā)暫態(tài)過電壓， 工頻電源能自動補(bǔ)充過電壓能量， 使避雷器泄流過電壓幅值不衰減或只弱衰減， 暫態(tài)過電壓如果進(jìn)入避雷器保護(hù)動作區(qū)， 勢必造成避雷器長時反復(fù)動作直至避雷器閥片過熱產(chǎn)生熱崩潰， 避雷器損害爆炸， 因此暫態(tài)過電壓對避雷器有致命危害。如果已將全部暫態(tài)過電壓限定在保護(hù)死區(qū)內(nèi)不受其害的避雷器，稱之為暫態(tài)過電壓承受能力強(qiáng)， 反之稱暫態(tài)過電壓承受能力差。碳化硅避雷器暫態(tài)過電壓承受能力強(qiáng)， 但由于運(yùn)行中動作特性穩(wěn)定性差， 常因沖擊放電電壓（保護(hù)動作區(qū)起始電壓）值下降， 仍可能遭受暫態(tài)過電壓的危害。無間隙氧化鋅避雷器因其拐點(diǎn)電壓（可近似地把參考電壓當(dāng)作拐點(diǎn)電壓）偏低， 僅2.21～2.56Uxg（最大相電壓）， 而有些暫態(tài)過電壓最大值達(dá)2.5～3.5Uxg， 故有暫態(tài)過電壓承受能力差的缺點(diǎn)。對暫態(tài)過電壓危害有效的防護(hù)辦法是增加結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定的串聯(lián)間隙， 將全部暫態(tài)過電壓限定在保護(hù)死區(qū)內(nèi)， 使避雷器免受其害。帶串聯(lián)間隙的氧化鋅避雷器就有此獨(dú)具優(yōu)點(diǎn)。

二、避雷器的保護(hù)特性

1.避雷器的保護(hù)特性參數(shù)

避雷器生產(chǎn)廠生產(chǎn)的避雷器是按國標(biāo)的規(guī)定進(jìn)行生產(chǎn)的， 所以各種型號的避雷器在同用途同電壓等級時，其雷電殘壓參數(shù)相同或接近。有人認(rèn)為既然雷電殘壓值一樣， 它們的保護(hù)作用和效果也應(yīng)是一樣的， 隨意選用哪種型號都可以， 這是一種偏見。因?yàn)槌死纂姎垑和?，還有其他保護(hù)參數(shù)， 如工頻放電電壓值， 沖擊放電電壓值是考察避雷器暫態(tài)過電壓承受能力， 保證長期正常運(yùn)行的參數(shù)；又如是否有雷電陡坡殘壓值， 是標(biāo)示著避雷器防雷保護(hù)功能完不完全的重要參數(shù)。綜合看來， 只有帶有串聯(lián)間隙的氧化鋅避雷器才具備了上述的保護(hù)特性參數(shù)， 也就是說帶有串聯(lián)間隙的氧化鋅避雷器具有齊全的防護(hù)功能。

2.避雷器動作特效運(yùn)行穩(wěn)定

帶串聯(lián)間隙的氧化鋅避雷器保護(hù)動作時只泄放雷電流而無續(xù)流， 動作負(fù)載輕， 且間隙不需具有滅弧及切斷續(xù)流的能力， 故間隙無燒損， 且間隙數(shù)量少， 3～10kV避雷器僅一個間隙， 35kV避雷器有三個串聯(lián)間隙， 間隙工頻放電電壓值與碳化硅避雷器相同， 符合GB7327的規(guī)定， 故間隙隙距大， 動作特性可保持長期穩(wěn)定。

3.串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器

碳化硅避雷器因其間隙結(jié)構(gòu)（隙距小， 數(shù)量多）帶來的一些缺點(diǎn)：如沒有雷電陡坡保護(hù)功能；沒有連續(xù)雷電沖擊保護(hù)能力；動作特性不穩(wěn)定可能遭受暫態(tài)過電壓的危害；動作負(fù)載重、壽命短等。無間隙氧化鋅避雷器因其拐點(diǎn)電壓較低， 有暫態(tài)過電壓承受能力差， 損害爆炸率高和壽命短等缺點(diǎn)。串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器既有間隙又用氧化鋅閥片， 其間隙數(shù)量少， 當(dāng)過電壓達(dá)到?jīng)_擊放電電壓時間隙無時延擊穿， 同時因隙距大動作特性穩(wěn)定。串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器已將全部暫態(tài)過電壓限定在保護(hù)死區(qū)內(nèi)免受其害， 故它避免無間隙氧化鋅避雷器因拐點(diǎn)電壓偏低帶來的一切缺點(diǎn)。串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器具有前兩種避雷器保護(hù)性能優(yōu)點(diǎn)， 而避免它們的缺點(diǎn)得以重視。

4.避雷器運(yùn)行工況監(jiān)測

無間隙的氧化鋅避雷器在正常的工作電壓下， 通過閥片的泄漏電流不超過50μA。避雷器失效的主要特征是泄漏電流增大， 運(yùn)行中不易發(fā)現(xiàn)， 有時可能長時間帶病運(yùn)行。為防止事故發(fā)生， 故有必要監(jiān)測其運(yùn)行工況———加裝氧化鋅避雷器漏電流在線監(jiān)測儀。

氧化鋅避雷器也可附帶脫離器， 當(dāng)其失效損壞時脫離器自動動作（30mA時不大于8min）退出運(yùn)行， 以免造成更大的損失和事故， 提高運(yùn)行安全可靠性。

三、技術(shù)管理

加強(qiáng)對氧化鋅避雷器的技術(shù)管理工作， 既對運(yùn)行在網(wǎng)上的每一只氧化鋅避雷器建立技術(shù)檔案， 對出廠報(bào)告、定期測試報(bào)告及在線監(jiān)測儀的運(yùn)行記錄均要存入技術(shù)檔案， 直至該避雷器推出運(yùn)行。

據(jù)國內(nèi)外有關(guān)技術(shù)資料統(tǒng)計(jì)， 氧化鋅避雷器損害的原因有雷電和操作過電壓， 受潮、污閃、系統(tǒng)條件、本身故障等， 但應(yīng)有一定比例損害的原因不詳， 故應(yīng)有其在運(yùn)行中對事故原因不明確的問題。又因氧化鋅避雷器的劣化速度的離散性及雷電、操作過電壓、諧波、運(yùn)行環(huán)境等的隨機(jī)性， 都決定著氧化鋅避雷器安全運(yùn)行的可靠性， 故需在今后的工作實(shí)踐中去研究、實(shí)驗(yàn)、探索和總結(jié)， 以使得其在運(yùn)行中的不安全因素得以預(yù)防和完善。

參考文獻(xiàn)：

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