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氧化鋅避雷器的工作原理和功能特點(diǎn)分析
一、氧化鋅避雷器工作原理
1.避雷器的作用
避雷器的作用是限制過(guò)電壓以保護(hù)電氣設(shè)備。氧化鋅避雷器因具有齊全的防護(hù)功能,在特性上可保持長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行,且體積較小有利于手車柜的安裝,故得到了廣泛的應(yīng)用。避雷器就是在線路或設(shè)備上人為地制造絕緣薄弱點(diǎn)即間隙裝置,間隙的擊穿電壓比線路或設(shè)備的雷電沖擊絕緣水平低,在正常運(yùn)行電壓下隙處于隔離絕緣狀態(tài),在過(guò)電壓下間隙被擊穿接地,放電降壓起到保護(hù)線路或設(shè)備絕緣的作用。
二、氧化鋅避雷器的優(yōu)點(diǎn)及功能特性
1.氧化鋅避雷器的優(yōu)點(diǎn)
(1)具有*的防雷功能,即對(duì)雷電陡波和雷電幅值同樣有限壓保護(hù)作用;(2)防雷保護(hù)作用不會(huì)造成電力網(wǎng)接地故障或相間短路故障;(3)防雷保護(hù)作用不應(yīng)有短路電流或工頻續(xù)流等工頻能源浪費(fèi);(4)動(dòng)作特性應(yīng)具有長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性,免受暫態(tài)過(guò)電壓危害;(5)具有連續(xù)雷電沖擊保護(hù)能力;(6)有較小的外形尺寸,小型化輕量化更便于室內(nèi)手車柜使用;(7)具有20年以上使用壽命;(8)能附帶脫離器監(jiān)察運(yùn)行工況,當(dāng)其失效時(shí)自動(dòng)退出運(yùn)行。
2.氧化鋅避雷器功能特性
(1)避雷器是過(guò)電壓保護(hù)電器,氧化鋅避雷器具有過(guò)電壓防護(hù)功能對(duì)于能量有限的過(guò)電壓如雷電過(guò)電壓和操作過(guò)電壓,避雷器泄流能起限壓保護(hù)作用。對(duì)能量是無(wú)限(有補(bǔ)充能源)的過(guò)電壓,如暫態(tài)過(guò)電壓,其頻率或?yàn)楣ゎl或?yàn)楣ゎl的整數(shù)倍或分?jǐn)?shù)倍,與工頻電源頻率總有合拍的時(shí)候,如因某些原因而激發(fā)暫態(tài)過(guò)電壓,工頻電源能自動(dòng)補(bǔ)充過(guò)電壓能量,即使避雷器泄流過(guò)電壓幅值不衰減或只弱衰減,暫態(tài)過(guò)電壓如果進(jìn)入避雷器保護(hù)動(dòng)作區(qū),勢(shì)必長(zhǎng)時(shí)間反復(fù)動(dòng)作直至熱崩潰,避雷器損壞爆炸,因此暫態(tài)過(guò)電壓對(duì)避雷器有致命危害。如果已將全部暫態(tài)過(guò)電壓限定在保護(hù)死區(qū)內(nèi)不受其危害的避雷器,稱之為暫態(tài)過(guò)電壓承受能力強(qiáng),反之稱暫態(tài)過(guò)電壓承受能力差。
(2)從根本上避免保護(hù)作用產(chǎn)生接地故障或相間短路故障防雷器件具有防雷保護(hù)電力裝置安全作用,但有些器件的保護(hù)作用對(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生影響。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(méi)有限流元件,保護(hù)動(dòng)作都要造成接地故障或相間短路故障,保護(hù)作用增大電力系統(tǒng)故障率,影響電力系統(tǒng)的正常、安全運(yùn)行規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定“保護(hù)間隙應(yīng)盡量與自動(dòng)重合閘裝置配合,以減少線路停電事故”。這是一種補(bǔ)救措施,非治本之策。自動(dòng)重合閘裝置由于要求技術(shù)條件高,價(jià)格貴,只在大中型變電站才有條件采用,大多數(shù)中小型變配電所沒(méi)條件采用,它們大多把“應(yīng)盡量”理解為“也可不裝”。
(3)可避因免拐點(diǎn)電壓偏低帶來(lái)的缺點(diǎn)
碳化硅避雷器因其間隙結(jié)構(gòu)帶來(lái)一些缺點(diǎn):如沒(méi)有雷電陡波保護(hù)功能;沒(méi)有連續(xù)雷電沖擊保護(hù)能力;動(dòng)作特性穩(wěn)定差可能遭受暫態(tài)過(guò)電壓危害;動(dòng)作負(fù)載重壽命短等。無(wú)間隙氧化鋅避雷器因其拐點(diǎn)電壓較低,有暫態(tài)過(guò)電壓承受能力差,損壞爆炸率高和壽命短等缺點(diǎn)。串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器的間隙結(jié)構(gòu)不同于碳化硅避雷器,因其間隙數(shù)量少,當(dāng)過(guò)電壓達(dá)到?jīng)_擊放電電壓時(shí)間隙無(wú)時(shí)延擊穿,因隙距大動(dòng)作特性穩(wěn)定,故它可避免碳化硅避雷器間隙帶來(lái)的一切缺點(diǎn)。串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器的間隙已將全部暫態(tài)過(guò)電壓限定在保護(hù)死區(qū)內(nèi)免受其危害,故它可避免無(wú)間隙氧化鋅避雷器因拐點(diǎn)電壓偏低帶來(lái)的一切缺點(diǎn)。串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器仍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)。
三、從避雷器的選用上分析氧化鋅避雷器
1.氧化鋅避雷器具有齊全的防護(hù)功能
避雷器的選用常只側(cè)重雷電殘壓參數(shù)的考察,而忽略了其它保護(hù)特性參數(shù)的考察。這是一種偏見(jiàn),因?yàn)槌纂姎垑和?還有其它保護(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(guò)電壓承受能力,保證其長(zhǎng)期正常運(yùn)行的參數(shù);又如是否有雷電陡波殘壓值,是標(biāo)示避雷器防雷保護(hù)功能*的重要參數(shù)。綜合來(lái)看,只有串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器齊備上述保護(hù)特性參數(shù),也就是說(shuō)它有齊全的防護(hù)功能。
2.氧化鋅避雷器使用壽命較長(zhǎng)
選用避雷器多未認(rèn)真注意其使用壽命問(wèn)題。避雷器使用壽命與許多因素有關(guān),除制造質(zhì)量,密封失效受潮及其它外界因素外,避雷器閥片的老化速度也是影響壽命的關(guān)鍵因素。串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器的間隙可保證閥片只在過(guò)電壓保護(hù)動(dòng)作過(guò)程承受高電壓,時(shí)間極短(100μs內(nèi)),在其它情況下閥片對(duì)于電網(wǎng)電壓,或處于隔離狀態(tài)(純間隙時(shí)),或處于低電位狀態(tài)(復(fù)合間隙電阻分壓),大大改善閥片長(zhǎng)期工作條件,還可免受暫態(tài)過(guò)電壓危害和溫度熱損傷,保證閥片溫度不超過(guò)55℃,從而保證避雷器壽命在20年以上。
3.氧化鋅避雷器體積較小,有利于手車柜的安裝
選用避雷器時(shí)大多未考慮其外形尺寸的影響。制造避雷器均按戶內(nèi)外兩用條件決定其瓷套絕緣強(qiáng)度,其外形尺寸與閥片材料有關(guān)。當(dāng)其用于架空線路或戶外變配電設(shè)備時(shí),因其相間距大,避雷器外形尺寸不會(huì)帶來(lái)不良影響。戶內(nèi)手車式開(kāi)關(guān)柜因其體積尺寸較小,避雷器外形尺寸大時(shí)會(huì)帶來(lái)不良影響。