關(guān)于避雷器的問題

由于避雷器有自身過電壓保護的問題，選用避雷器時要考慮其自身的防暫態(tài)過電壓能力，綜合比較保護間隙、管型避雷器、氧化鋅避雷器、碳化硅避雷器、串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器各種避雷器的泄流能力、保護連續(xù)性、間隙特性等優(yōu)缺點及其特性。分析避雷器使用中運行工況的監(jiān)測情況。

1.應(yīng)用中的問題探討

1.1避雷器自身過電壓防護問題

避雷器是過電壓保護電器，其自身仍存在過電壓防護問題。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作用。對能量是無限（有 補充能源）的過電壓，如暫態(tài)過電壓（工頻過電壓和諧振過電壓的總稱），其頻率或為工頻或為工頻的整數(shù)倍或分數(shù)倍，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，工頻電源能自動補充過電壓能量，即使避雷器泄流過電壓幅值不衰減或只弱衰減，暫態(tài)過電壓如果進入避雷器保護動作區(qū)，勢必長時反復(fù)動 作直至熱崩潰，避雷器損壞爆炸，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)過電壓限定在保護死區(qū)內(nèi)不受其危害的避雷器，稱之為暫態(tài)過電壓承受能 力強，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，但由于運行中動作特性穩(wěn)定性差，常因沖擊放電電壓（保護動作區(qū)起始電壓）值下降， 仍可能遭受暫態(tài)過電壓危害。無間隙氧化鋅避雷器因其拐點電壓（可近似地把參考電壓當作拐點電壓）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2.5～3.5Uxg，故有暫態(tài)過電壓承受能差的缺點。對暫態(tài)過電壓危害有效防護辦法是加結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定的串聯(lián)間隙將全部暫態(tài)過電壓限定在保護死區(qū)內(nèi)，使避雷器免受其危害。串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器有此獨具優(yōu)點。

1.2避雷器自身對電力系統(tǒng)不安全影響

保護間隙和管型避雷器在間隙擊穿后，保護回路再也沒有限流元件，保護動作都要造成接地故障或相間短路故障，保護作用增多電力系統(tǒng)故障率，影響電力系統(tǒng)的 正常、安全運行。應(yīng)用氧化鋅避雷器，從根本上避免保護作用產(chǎn)生接地故障或相間短路故障，且不用自動重合閘裝置就能減少線路雷害停電事故。

1.3避雷器其連續(xù)雷電沖擊保護能力

有時高壓電力裝置可能遭受連續(xù)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。碳化硅避雷器保護動作既泄放雷 電流也泄放工頻續(xù)流，切斷續(xù)流時耗最大達10000μs，一次保護循環(huán)時間要遠大于10000μs才能恢復(fù)到可進行再次動作能力，故碳化硅避雷器沒有連續(xù)雷電沖擊保護能力。氧化鋅避雷器保護動作只泄放雷電流，雷電流泄放（小于100μs）完畢，立即恢復(fù)到可進行再次動作能力，故氧化鋅避雷器具有連續(xù)雷電沖擊保護能力。

1.4工頻能源的浪費

只關(guān)注防雷器件泄放雷電流的限（降）壓保護作用，輕視或忽視有些器件同時泄放工頻電流浪費能源作用。保護間隙或管型避雷器保護動作可能伴隨短路電流（幾kA至幾十kA）對地放電，碳化硅避雷器保護動作有工頻續(xù)流（避雷器FS型為50A，F(xiàn)Z型為80A，F(xiàn)CD型為250A）對地放電，而造成能源浪費，使用氧化鋅避雷器可徹底避免保護作用帶來的工頻能源浪費。

2.避雷器保護特性

2.1避雷器的保護特性參數(shù)

各種型號的避雷器在同用途同電壓級時，其雷電殘壓參數(shù)相同或接近，這是因為各生產(chǎn)廠都是按國標規(guī)定決定殘壓值的。有人認為既然雷電殘壓值一樣，它們的保 護作用和效果也應(yīng)是一樣的，隨意選用哪種型號都可以。這是一種偏見，因為除雷電殘壓外，還有其它保護參數(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，保證其長期正常運行的參數(shù)；又如是否有雷電陡波殘壓值，是標示避雷器防雷保護功能完全的重要參數(shù)。綜合來看，只有串聯(lián)間隙氧化鋅避 雷器齊備上述保護特性參數(shù)，也就是說它有齊全的防護功能。

2.2避雷器動作特性運行穩(wěn)定性

碳化硅避雷器保護動作要泄放雷電流和工頻續(xù)流，動作負載重，每次動作泄放雷電流為0.04～0.07 C電荷量，工頻續(xù)流為0.5～2.5 C電荷量，后者與前者相比一般為11～17倍，且其間隙數(shù)量多隙距，常因動作負載重使部分間隙燒毛燒損，另外瓷套外殼臟污潮濕也會影響內(nèi)間隙電容分布，這些都可能使部分間隙失效而降低沖擊放電電壓值，即動作特性穩(wěn)定性差，可能增加保護動作頻度，或遭受暫態(tài)過電壓危害，而加速損壞。串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器保護動作只泄放雷電流而無續(xù)流，動作負載輕，間隙不需具有滅弧及切斷續(xù)流能力，故間隙數(shù)量特少，3～ 10kV避雷器僅一個間隙，35kV避雷器為3個間隙串聯(lián)，間隙的工頻放電電壓值與碳化硅避雷器相同，符合GB7327規(guī)定，故間隙隙距大，動作特性可保持長期運行穩(wěn)定。

2.3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）帶來一些缺點：如沒有雷電陡波保護功能；沒有連續(xù)雷電沖擊保護能力；動作特性穩(wěn)定差可能遭受暫態(tài)過電壓危 害；動作負載重壽命短等。無間隙氧化鋅避雷器因其拐點電壓較低，有暫態(tài)過電壓承受能力差，損壞爆炸率高和壽命短等缺點。串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器既有間隙又用 ZnO閥 片，其間隙結(jié)構(gòu)不同于碳化硅避雷器，因其間隙數(shù)量少，當過電壓達到?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，故它可避免碳化硅避雷器間隙 帶來的一切缺點。串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器的間隙已將全部暫態(tài)過電壓限定在保護死區(qū)內(nèi)免受其危害，故它可避免無間隙氧化鋅避雷器因拐點電壓偏低帶來一切缺點。 串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器仍有前兩種避雷器保護性能優(yōu)點，而避免它們的缺點。

2.4避雷器運行工況監(jiān)測

避雷器失效的主要特征是泄漏電流增大，運行中不易發(fā)現(xiàn)，有可能長時帶病運行，以致擴大事故，故有必要監(jiān)察其運行工況。碳化硅避雷缺乏監(jiān)察手段，靠每年定 期普遍測試篩選淘汰這樣作事倍功半，還不能隨時剔除失效品。氧化鋅避雷器可附帶脫離器，當其失效損壞時，脫離器自動動作（30mA時不大于8min）退出運行，以免造成更大損失和事故，提高運行安全可靠性。