由于避雷器有(yǒu)自身过電(diàn)压保护的问题,选用(yòng)避雷器时要考虑其自身的防暂态过電(diàn)压能(néng)力,综合比较保护间隙、管型避雷器、氧化锌避雷器、碳化硅避雷器、串联间隙氧化锌避雷器各种避雷器的泄流能(néng)力、保护连续性、间隙特性等优缺点及其特性。分(fēn)析避雷器使用(yòng)中(zhōng)运行工(gōng)况的监测情况。
1.应用(yòng)中(zhōng)的问题探讨
1.1避雷器自身过電(diàn)压防护问题
避雷器是过電(diàn)压保护電(diàn)器,其自身仍存在过電(diàn)压防护问题。对于能(néng)量有(yǒu)限的过電(diàn)压如雷電(diàn)过電(diàn)压和操作(zuò)过電(diàn)压,避雷器泄流能(néng)起限压保护作(zuò)用(yòng)。对能(néng)量是无限(有(yǒu) 补充能(néng)源)的过電(diàn)压,如暂态过電(diàn)压(工(gōng)频过電(diàn)压和谐振过電(diàn)压的总称),其频率或為(wèi)工(gōng)频或為(wèi)工(gōng)频的整数倍或分(fēn)数倍,与工(gōng)频電(diàn)源频率总有(yǒu)合拍的时候,如因某些 原因而激发暂态过電(diàn)压,工(gōng)频電(diàn)源能(néng)自动补充过電(diàn)压能(néng)量,即使避雷器泄流过電(diàn)压幅值不衰减或只弱衰减,暂态过電(diàn)压如果进入避雷器保护动作(zuò)區(qū),势必長(cháng)时反复动 作(zuò)直至热崩溃,避雷器损坏爆炸,因此暂态过電(diàn)压对避雷器有(yǒu)致命危害。如果已将全部暂态过電(diàn)压限定在保护死區(qū)内不受其危害的避雷器,称之為(wèi)暂态过電(diàn)压承受能(néng) 力强,反之称暂态过電(diàn)压承受能(néng)力差。碳化硅避雷器暂态过電(diàn)压承受能(néng)力强,但由于运行中(zhōng)动作(zuò)特性稳定性差,常因冲击放電(diàn)電(diàn)压(保护动作(zuò)區(qū)起始電(diàn)压)值下降, 仍可(kě)能(néng)遭受暂态过電(diàn)压危害。无间隙氧化锌避雷器因其拐点電(diàn)压(可(kě)近似地把参考電(diàn)压当作(zuò)拐点電(diàn)压)偏低,仅2.21~2.56Uxg(最大相電(diàn)压),而有(yǒu)些暂态过電(diàn)压最大值达2.5~3.5Uxg,故有(yǒu)暂态过電(diàn)压承受能(néng)差的缺点。对暂态过電(diàn)压危害有(yǒu)效防护办(bàn)法是加结构性能(néng)稳定的串联间隙将全部暂态过電(diàn)压限定在保护死區(qū)内,使避雷器免受其危害。串联间隙氧化锌避雷器有(yǒu)此独具(jù)优点。
1.2避雷器自身对電(diàn)力系统不安(ān)全影响
保护间隙和管型避雷器在间隙击穿后,保护回路再也没有(yǒu)限流元件,保护动作(zuò)都要造成接地故障或相间短路故障,保护作(zuò)用(yòng)增多(duō)電(diàn)力系统故障率,影响電(diàn)力系统的 正常、安(ān)全运行。应用(yòng)氧化锌避雷器,从根本上避免保护作(zuò)用(yòng)产(chǎn)生接地故障或相间短路故障,且不用(yòng)自动重合闸装(zhuāng)置就能(néng)减少線(xiàn)路雷害停電(diàn)事故。
1.3避雷器其连续雷電(diàn)冲击保护能(néng)力
有(yǒu)时高压電(diàn)力装(zhuāng)置可(kě)能(néng)遭受连续雷電(diàn)冲击,连续雷電(diàn)冲击是指两次雷電(diàn)入侵波间隔时间仅数百μs至数千μs,间隔时间极短。碳化硅避雷器保护动作(zuò)既泄放雷 電(diàn)流也泄放工(gōng)频续流,切断续流时耗最大达10000μs,一次保护循环时间要遠(yuǎn)大于10000μs才能(néng)恢复到可(kě)进行再次动作(zuò)能(néng)力,故碳化硅避雷器没有(yǒu)连续雷電(diàn)冲击保护能(néng)力。氧化锌避雷器保护动作(zuò)只泄放雷電(diàn)流,雷電(diàn)流泄放(小(xiǎo)于100μs)完毕,立即恢复到可(kě)进行再次动作(zuò)能(néng)力,故氧化锌避雷器具(jù)有(yǒu)连续雷電(diàn)冲击保护能(néng)力。
1.4工(gōng)频能(néng)源的浪费
只关注防雷器件泄放雷電(diàn)流的限(降)压保护作(zuò)用(yòng),轻视或忽视有(yǒu)些器件同时泄放工(gōng)频電(diàn)流浪费能(néng)源作(zuò)用(yòng)。保护间隙或管型避雷器保护动作(zuò)可(kě)能(néng)伴随短路電(diàn)流(几kA至几十kA)对地放電(diàn),碳化硅避雷器保护动作(zuò)有(yǒu)工(gōng)频续流(避雷器FS型為(wèi)50A,FZ型為(wèi)80A,FCD型為(wèi)250A)对地放電(diàn),而造成能(néng)源浪费,使用(yòng)氧化锌避雷器可(kě)彻底避免保护作(zuò)用(yòng)带来的工(gōng)频能(néng)源浪费。
2.避雷器保护特性
2.1避雷器的保护特性参数
各种型号的避雷器在同用(yòng)途同電(diàn)压级时,其雷電(diàn)残压参数相同或接近,这是因為(wèi)各生产(chǎn)厂都是按國(guó)标规定决定残压值的。有(yǒu)人认為(wèi)既然雷電(diàn)残压值一样,它们的保 护作(zuò)用(yòng)和效果也应是一样的,随意选用(yòng)哪种型号都可(kě)以。这是一种偏见,因為(wèi)除雷電(diàn)残压外,还有(yǒu)其它保护参数,如工(gōng)频放電(diàn)電(diàn)压值,冲击放電(diàn)電(diàn)压值,是考察避雷 器暂态过電(diàn)压承受能(néng)力,保证其長(cháng)期正常运行的参数;又(yòu)如是否有(yǒu)雷電(diàn)陡波残压值,是标示避雷器防雷保护功能(néng)完全的重要参数。综合来看,只有(yǒu)串联间隙氧化锌避 雷器齐备上述保护特性参数,也就是说它有(yǒu)齐全的防护功能(néng)。
2.2避雷器动作(zuò)特性运行稳定性
碳化硅避雷器保护动作(zuò)要泄放雷電(diàn)流和工(gōng)频续流,动作(zuò)负载重,每次动作(zuò)泄放雷電(diàn)流為(wèi)0.04~0.07 C電(diàn)荷量,工(gōng)频续流為(wèi)0.5~2.5 C電(diàn)荷量,后者与前者相比一般為(wèi)11~17倍,且其间隙数量多(duō)隙距,常因动作(zuò)负载重使部分(fēn)间隙烧毛烧损,另外瓷套外壳脏污潮湿也会影响内间隙電(diàn)容分(fēn)布,这些都可(kě)能(néng)使部分(fēn)间隙失效而降低冲击放電(diàn)電(diàn)压值,即动作(zuò)特性稳定性差,可(kě)能(néng)增加保护动作(zuò)频度,或遭受暂态过電(diàn)压危害,而加速损坏。串联间隙氧化锌避雷器保护动作(zuò)只泄放雷電(diàn)流而无续流,动作(zuò)负载轻,间隙不需具(jù)有(yǒu)灭弧及切断续流能(néng)力,故间隙数量特少,3~ 10kV避雷器仅一个间隙,35kV避雷器為(wèi)3个间隙串联,间隙的工(gōng)频放電(diàn)電(diàn)压值与碳化硅避雷器相同,符合GB7327规定,故间隙隙距大,动作(zuò)特性可(kě)保持長(cháng)期运行稳定。
2.3串联间隙氧化锌避雷器
碳化硅避雷器因其间隙结构(隙距小(xiǎo),数量多(duō))带来一些缺点:如没有(yǒu)雷電(diàn)陡波保护功能(néng);没有(yǒu)连续雷電(diàn)冲击保护能(néng)力;动作(zuò)特性稳定差可(kě)能(néng)遭受暂态过電(diàn)压危 害;动作(zuò)负载重寿命短等。无间隙氧化锌避雷器因其拐点電(diàn)压较低,有(yǒu)暂态过電(diàn)压承受能(néng)力差,损坏爆炸率高和寿命短等缺点。串联间隙氧化锌避雷器既有(yǒu)间隙又(yòu)用(yòng) ZnO阀 片,其间隙结构不同于碳化硅避雷器,因其间隙数量少,当过電(diàn)压达到冲击放電(diàn)電(diàn)压时间隙无时延击穿,同时因隙距大动作(zuò)特性稳定,故它可(kě)避免碳化硅避雷器间隙 带来的一切缺点。串联间隙氧化锌避雷器的间隙已将全部暂态过電(diàn)压限定在保护死區(qū)内免受其危害,故它可(kě)避免无间隙氧化锌避雷器因拐点電(diàn)压偏低带来一切缺点。 串联间隙氧化锌避雷器仍有(yǒu)前两种避雷器保护性能(néng)优点,而避免它们的缺点。
2.4避雷器运行工(gōng)况监测
避雷器失效的主要特征是泄漏電(diàn)流增大,运行中(zhōng)不易发现,有(yǒu)可(kě)能(néng)長(cháng)时带病运行,以致扩大事故,故有(yǒu)必要监察其运行工(gōng)况。碳化硅避雷缺乏监察手段,靠每年定 期普遍测试筛选淘汰这样作(zuò)事倍功半,还不能(néng)随时剔除失效品。氧化锌避雷器可(kě)附带脱离器,当其失效损坏时,脱离器自动动作(zuò)(30mA时不大于8min)退出运行,以免造成更大损失和事故,提高运行安(ān)全可(kě)靠性。