高電壓技術—避雷器了解原子的結構及電離的概念學習目標領會金屬氧化物避雷器的優勢知道對避雷器的基本要求了解避雷器的技術發展（基本類型）及適用范圍熟知避雷器的工作原理理解避雷器的用途（實質）了解金屬氧化物避雷器的技術參數知道閥型避雷器的基本結構及各組成部分的作用與要求能看懂常用金屬氧化物避雷器的型號01避雷器的作用、保護原理一.避雷器的作用、保護原理限制沿線路侵入的雷電波（簡稱雷電侵入波）幅值的一種過電壓保護裝置。避雷器實質上是一個“放電器”，它與被保護設備并聯。當過電壓超過一定幅值時，避雷器先放電，從而限制了過電壓的幅值，使與之并聯的電氣設備得到保護。1.作用：2.原理02對避雷器的基本要求電力工程系林建軍編寫二.對避雷器的基本要求1.具有良好的伏秒特性，便于絕緣配合。避雷器應及時動作、殘壓（雷電流在避雷器上所形成的壓降）應盡量減小。避雷器的伏秒特性曲線應盡量平坦些。2.具有較強的絕緣自恢復能力，以免造成停電。避雷器應能迅速切斷工頻續流（由于工作電壓的作用，當沖擊過電壓消失后，仍然有工頻電弧電流通過避雷器），使系統盡快恢復正常運行，避免供電中斷。3.不應產生高幅值的截波，以免損壞被保護設備的縱絕緣。03基本類型電力工程系林建軍編寫三.基本類型①保護間隙（10KV及以下配電線路中不太重要的保護）②管型避雷器（變電站進線段保護輔助手段輸電線路上個別薄弱絕緣路段）③閥型避雷器（已淘汰）④氧化鋅避雷器（簡稱MOA，性能最優越）電力工程系林建軍編寫避雷器保護原理示意圖三.基本類型04保護間隙和管型避雷器四.保護間隙和管型避雷器實際上是一個具有較高滅弧能力的保護間隙！優缺點：請自行思考歸納優點：結構簡單，價格低廉。缺點：（1）伏秒曲線太陡，難以和被保護設備實現合理的絕緣配合。（2）滅弧能力差，影響供電可靠性（3）動作后會產生截波，對變壓器的縱絕緣不利。1.保護間隙（最原始、最簡單的避雷器）2.管型避雷器(排氣式避雷器)05閥型避雷器五.閥型避雷器-基本結構1）閥片電阻金剛砂(SiC)加粘合劑(水玻璃)焙燒制成。由多個閥片電阻串聯組合體構成。伏安特性u＝Ciα

α—非線性系數，約0.21.基本結構(閥片電阻+火花間隙+絕緣外套)閥片電阻作用？1)為何需要閥片電阻？避免出現對絕緣不利的截波2)為何需要非線性特性？通過大電流時(雷電流)呈現低電阻，以限制避雷器的殘壓，提高了保護性能;通過小電流時（工頻續流）呈現高電阻，以限制工頻續流，提高了滅弧性能。正常時——與工作母線隔離;雷電侵入時——及時放電以泄放雷電能量A.極間距離小，電場近似于均勻電場，伏秒特性較平坦易于實現絕緣配合。B.短弧相對長弧而言，更易于切斷，提高了間隙絕緣強度的恢復能力。2）火花間隙（1）作用（2）結構由多個火花間隙組成，單個電極是由黃銅材料沖壓制成，中間用云母墊圈隔開，其厚度一般為0.5~1mm。（3）意義五.閥型避雷器-基本結構1.系統正常時，火花間隙將閥片電阻和工作母線隔離，以免由工作電壓在閥片電阻中產生的電流使閥片電阻燒壞。2.工作過程3.雷電流消逝后，作用在閥片電阻上的電壓即為工頻電壓，此時閥片電阻的阻值將自動變大，限制了工頻續流以快速可靠滅弧。2.一旦工作母線上的過電壓侵入且超過其擊穿電壓值時，火花間隙將被及時擊穿并引導雷電流通過閥片電阻泄入大地。此時閥片電阻的阻值將自動變小以降低在其兩端形成的壓降（殘壓）。五.閥型避雷器-工作過程普通型磁吹型電站型(FZ)配電型(FS)電站型(FCZ)保護旋轉電機型(FCD)：火花間隙并聯均壓電阻：無均壓電阻電力工程系林建軍編寫3.類型電站型(FZ)配電型(FS)五.閥型避雷器-類型1）額定電壓（Ue）正常工作時加在避雷器上的工頻工作電壓。它應與避雷器安裝地點的電力系統的額定電壓等級相同。2）滅弧電壓（Umh）保證避雷器能夠在工頻續流第一次過零值時滅弧的條件下，允許加在避雷器上的最高工頻電壓。它應大于避雷器工作母線上可能出現的最高工頻電壓。根據實際運行經驗，并從安全的角度考慮，系統可能出現已經存在單相接地故障而非故障相的避雷器又發生放電的情況。(1)≥110KV系統：Umh=80%Um(2)20~60KV系統：Umh=100%Um(3)≤10KV系統：Umh=110%Um其中，Um=KUNUm—系統最大工作線電壓（kV）UN—系統標稱線電壓（KV）K—調壓系數當UN≥330KV時，K=1.1當UN≤220KV時，K=1.15五.閥型避雷器-主要電氣參數4.主要電氣參數3）殘壓(UC)避雷器通過雷電流（波形通常取8/20μs）時在其兩端的電壓降。在防雷計算中，通常規定：

≤220KV系統取5KA下的殘壓（Uc5）作為避雷器的最大殘壓

≥330KV系統取10KA下殘壓（Uc10）作為避雷器的最大殘壓。4）工頻放電電壓(Ugf)指的是在工頻電壓作用下，避雷器將發生放電的電壓值。由于間隙擊穿的分散性，要規定一個上、下限。太高了將影響其保護性能，太低了避雷器通流容量有限則可能爆炸。5.沖擊放電電壓(uf)指的是在沖擊電壓作用下避雷器放電的電壓（幅值）。通常Uf≈UC五.閥型避雷器-主要電氣參數06氧化鋅避雷器（MOA）以ZnO為主要材料，摻以其他微量金屬氧化物。ZnO閥片具有很理想的非線性伏安特性，其非線性系數約為α≈0.015~0.05。2.MOA的工作原理1）在工作電壓下，流經ZnO閥片的電流遠小于1mA(主要成分為電容電流)，相當于絕緣體，不會使閥片燒壞，可不用串聯間隙來隔離工作電壓2）當作用在ZnO閥片上的電壓超過某一值（起始動作電壓U1mA）時，將發生“導通”，“導通”后ZnO閥片的電阻很小，殘壓與流過它的電流大小基本無關3）當作用電壓降到動作電壓以下時，ZnO閥片“導通“終止，又相當于絕緣體，因此不存在工頻續流。無間隙、無續流六.金屬氧化物避雷器-伏安特性、工作原理1.氧化鋅閥片和伏安特性電力工程系林建軍編寫3.MOA的優越性（1）結構簡單、體積小、重量輕，便于規模化生產（2）保護特性優越殘壓更低、在整個過電壓作用期間均能釋放能量，有良好的陡波響應特性，特別適合用于GIS、直流系統的保護。（3）耐重復動作能力強MOA只吸收沖擊過電壓能量，不需要吸收續流能量（4）通流容量大，可作為內部過電壓的后備保護。（5）耐污性能好（采用硅像膠外套）六.金屬氧化物避雷器-優越性額定電壓的選擇：1）3~10kV系統：Ur≥K(1.1Um);2）35~66kV系統：Ur≥KUmK—切除接地短路故障時間系數，K=1.25~1.3。通常：1）3~10kV系統：Ur≥1.4Um2）35~66kV系統：Ur≥1.3Um3）110kV及以上系統：Ur≥0.75~0.80Um(1)額定電壓（有效值）考核避雷器熱負荷的一個參數，反映了避雷器對一定幅值的暫態過電壓的耐受能力。它是指在避雷器動作負載試驗條件所規定的一系列試驗中，允許施加在MOA上的最大工頻電壓有效值。(2)持續運行電壓（有效值）在運行中允許持久施加在避雷器兩端的工頻電壓有效值。它表征了MOA對長期作用的工頻電壓耐受能力。1）3~10kV系統：Uc≥1.1Um2）35~66kV系統：Uc≥Um3）

110kV及以上系統：Uc≥

選擇MOA持續運行電壓U時應滿足：Um—系統最大工作線電壓六.金屬氧化物避雷器-主要電氣參數(3)直流參考電壓U1mA又可稱為金屬氧化物避雷器的起始動作電壓，它處在伏安特性的拐點之處。(4)標稱放電電流我國規定，常用的MOA標稱放電電流有1、1.5、2.5、5、10、20KA6個等級，其波形參數為8/20μs。(5)工頻耐受電壓時間特性在規定條件下，對避雷器施加不同的工頻電壓，其不損壞或不發生熱崩潰所相應的最大持續時間。(6)最大殘壓在避雷器所允許最大陡波沖擊電流、雷電沖擊電流及操作沖擊電流下避雷器兩端電壓，它是表征避雷器保護水平的重要參數。電力工程系林建軍編寫六.金屬氧化物避雷器-主要電氣參數（7）壓比MOA在標稱電流下的殘壓與起始動作電壓的比值。目前的產品水平約為1.6~2。（8）荷電率MOA上的持續運行電壓峰值與起始動作電壓之比。（9）保護比標稱放電電流下的殘壓與最大持續運行電壓峰值的比值。（10）保護水平避雷器的沖擊放電電壓和標稱放電電壓下的殘壓的總稱，其值取它們之中的最大者。六.金屬氧化物避雷器-主要電氣參數序號避雷器型號避雷器額定電壓kV系統標稱電壓kV持續運行電壓kV直流1mA參考電壓（不小于）kV陡波沖擊電流殘壓（不大于）kV（峰值）雷擊沖擊電流殘壓（不大于）kV（峰值）操作沖擊電流殘壓（不大于）kV（峰值）標稱放電電流kA1HY5WS-17/50171013.62557.55042.552HY5WZ-17/45171013.62451.84538.353HY5WZ-51/134513540.873154