關(guān)鍵詞： 組合式避雷器 特點(diǎn)結(jié)構(gòu) 參數(shù)選用 投運(yùn)試驗(yàn)

　　繼電保護(hù)測試儀組合式過電壓保護(hù)器是一種新型過電壓保護(hù)裝置 ，主要應(yīng)用于35KV及以下電力系統(tǒng)中，用以限制雷電過電壓、真空斷路器操作過電壓以及電力系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的各種暫態(tài)過電壓，可有效地保護(hù)電動機(jī)、變壓器、開關(guān)、電容器、電纜、母線等電力設(shè)備的絕緣不受損害，對相間和相對地的過電壓均能起到可靠的限制作用。真空斷路器裝置目前的廣泛應(yīng)用，使人們對由于操作過電壓引起的危害越來越重視，而組合式過電壓保護(hù)器的種類較多，使我們在應(yīng)用選擇上有很大的空間，但同時又會使我們選擇更為慎重。本文旨在探討真空斷路器裝置中組合式過電壓保護(hù)器（組合式氧化鋅避雷器）的選用問題。

　　我國避雷器產(chǎn)品的發(fā)展歷經(jīng)普通閥型避雷器、磁吹避雷器和金屬氧化物避雷器（MOA）幾個階段，近年來避雷器整體制造水平和質(zhì)量都有了很大提高。隨著真空斷路器的廣泛應(yīng)用，為限制其操作過電壓和避免受電設(shè)備絕緣損害，在限制過電壓方面采取了許多措施。通常真空斷路器裝置操作過電壓的保護(hù)裝置有以下幾類：

（1）繼電保護(hù)測試儀阻容吸收裝置；

（2）繼電保護(hù)測試儀無間隙氧化鋅避雷器；

（3）帶串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器。

　　阻容吸收裝置zui大優(yōu)點(diǎn)是能緩和入侵到被保護(hù)設(shè)備的過電壓波的陡度，改善設(shè)備繞組上的電壓梯度，但有體積大，無明顯過電壓限制值，吸收過電壓能量容量小，會產(chǎn)生高次諧波污染等問題。無間隙氧化鋅避雷器是一種較*的過電壓保護(hù)設(shè)備，與傳統(tǒng)的碳化硅避雷器相比，在保護(hù)特性、通斷能力和抗污穢等方面均有優(yōu)異的特性，其ZnO電阻片的非線性極其優(yōu)異，使其在正常工作下接近絕緣狀態(tài)。但它保護(hù)殘壓較高，無法滿足在操作過電壓下頻繁動作的要求，存在工頻老化和承受荷電率和熱平衡條件的限制，這對于保護(hù)電動機(jī)類絕緣耐壓水平的設(shè)備來說還存在不足的。帶串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器由于增加了串聯(lián)間隙，MOA可以用數(shù)量較少的ZnO電阻片，這時殘壓可以做的很低，如果火花間隙的放電電壓也很低，則可使避雷器既有很低的保護(hù)水平又不致因?yàn)樾孤╇娏髯栊苑至看笠约坝纱藥淼牧踊F(xiàn)象和功率損耗問題。有串聯(lián)間隙的MOA與無間隙MOA相比，具有較高的耐受系統(tǒng)暫過電壓能力，可在系統(tǒng)發(fā)生接地故障時保證自身安全，而且具有較低的雷電沖擊放電電壓和殘壓水平，可以為絕緣水平比較弱的設(shè)備提供良好的保護(hù)，特別適用于中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)使用。

　　近幾年來我國已研制開發(fā)了多種三相組合式有串聯(lián)間隙或無間隙氧化鋅避雷器，它們在相間和相地之間都連接有一定比例的ZnO電阻片或帶火花間隙，是一種復(fù)合型避雷器，該過電壓保護(hù)裝置對相間過電壓有比較好的保護(hù)作用。組合式過電壓保護(hù)器因采用復(fù)合絕緣結(jié)構(gòu)，所以在安裝上受開關(guān)柜尺寸的影響較小，因此越來越被人們所認(rèn)可。

　　繼電保護(hù)測試儀組合式過電壓保護(hù)器分無間隙和有帶串聯(lián)間隙兩種，本文主要探討帶串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器。組合式氧化鋅避雷器由特殊間隙體和氧化鋅閥片（ZnO）組成，根據(jù)生產(chǎn)廠家技術(shù)方案不同，間隙結(jié)構(gòu)也不同，間隙主要有四間隙、三間隙、菱形間隙（單間隙），六間隙等，同時間隙上有并聯(lián)電阻和無并聯(lián)電阻兩種。間隙的不同技術(shù)特點(diǎn)也不同。

（1）四間隙星形接法組合式過電壓保護(hù)器

　　繼電保護(hù)測試儀由四個*相同的保護(hù)單元組成過電壓保護(hù)器，每個單元都有放電間隙和ZnO電阻片構(gòu)成，其接線原理圖見圖一所示。
 

（2）繼電保護(hù)測試儀三間隙星形接法組合式過電壓保護(hù)器

　　由三個間隙和四個單元組成過電壓保護(hù)器，其接線原理圖見圖二所示。

　　其結(jié)構(gòu)與四間隙不同點(diǎn)在于取消了接地保護(hù)單元間隙，相地保護(hù)采用單間隙，接地保護(hù)單元由純電阻性材料組成，在中心點(diǎn)受寄生電容和雜散電容等外界因素相對小。相相過電壓時由相間保護(hù)單元和接地保護(hù)單元共同完成，相相過電壓也是由兩個間隙來承擔(dān)。通過接地保護(hù)單元的調(diào)整可以使相相、相地工頻放電電壓做成一樣。

（3）菱形間隙星形接法組合式過電壓保護(hù)器

　　由一個菱形間隙和四個單元組成過電壓保護(hù)器，其接線原理圖見圖三所示。

　　繼電保護(hù)測試儀其結(jié)構(gòu)與四間隙星形接法不同點(diǎn)在于采用了菱形間隙結(jié)構(gòu)，將帶串聯(lián)間隙的三相組合式過電壓保護(hù)器放電間隙的數(shù)量降到1，從而降低了分布電容和雜散電容對放電數(shù)值的影響，相間過電壓和相地過電壓過程均由一個間隙完成。由于間隙和ZnO可以分別裝置， 這樣ZnO可直接和外殼材料熱壓鑄在一起，使閥片周圍空腔幾乎不存在， 在ZnO的密封受潮和防爆問題解決的比較好。

（4）繼電保護(hù)測試儀間隙并聯(lián)高壓電阻

　　間隙上并聯(lián)了一個高壓電阻，在工頻時，間隙的容抗遠(yuǎn)大于并聯(lián)電阻的阻抗，間隙兩端的電壓取決于電阻的分壓值。在沖擊時，由于波前很陡，其等值頻率遠(yuǎn)高于工頻，此時間隙的容抗遠(yuǎn)小于阻抗，電壓分布由容抗決定，故不受并聯(lián)電阻的影響。

　　在選用組合式過電壓保護(hù)器時，首先要了解被選產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、ZnO電阻片和間隙的產(chǎn)品質(zhì)量、整體的絕緣性能和密封性能，因?yàn)楫a(chǎn)品的制造質(zhì)量是至關(guān)重要的。同時必須了解其各性能指標(biāo)全部符合ZBK49005-90《交流有串聯(lián)間隙金屬氧化物避雷器》 的規(guī)定，滿足DL/T620-1997《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合》標(biāo)準(zhǔn)的要求。

　　選擇MOA的重要技術(shù)參數(shù)是額定電壓、zui大持續(xù)電壓、標(biāo)稱電流、雷電沖擊保護(hù)水平、操作沖擊保護(hù)水平等，下面就6-35kV系統(tǒng)開關(guān)裝置內(nèi)避雷器選擇進(jìn)行闡述。

（1） 避雷器額定電壓Ur的選擇

a.按避雷器持續(xù)運(yùn)行電壓UC的選擇

由于6-35kV系統(tǒng)多為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，出現(xiàn)單相接地以后，相對地電壓上升為線電壓Um（Um為系統(tǒng)zui高工作電壓），屬暫時過電壓，故障持續(xù)時間≥10s，故避雷器持續(xù)運(yùn)行電壓的選擇為：

　　6-10kV時UC≥1.1Um ， 則6kV避雷器UC≥1.1x7.2=7.92kV

　　10kV避雷器UC≥1.1x12=13.2kV

　　35kV時UC≥1.0Um ，則35kV避雷器UC≥1.0x40.5=40.5kV

b.按避雷器暫時過電壓Ut的選擇

　　暫時過電壓包括工頻和諧振兩大類。只有單相接地引起的工頻過電壓，才是確定和選擇避雷器額定電壓的主要依據(jù)。根據(jù)電力部1993年10月30日“關(guān)于提高3-66kV無間隙金屬氧化物避雷器額定電壓和持續(xù)運(yùn)行電壓有關(guān)情況的通報”，3-15.75kV Ur≥1.4Um ，35-66kVUr≥1.3Um 。

實(shí)際選擇中略小于上述值：

　　6-10kV Ur≥1.38Um則6kV避雷器Ur≥1.38x7.2=9.94kV

　　10kV避雷器Ur≥1.38x12=16.6kV

　　35kVUr≥1.25Um 則35kV避雷器Ur≥1.25x40.5=50.6kV

（2） 繼電保護(hù)測試儀標(biāo)稱放電電流的選擇

　　避雷器的標(biāo)稱放電電流In是波形為8/20μs用以劃分其等級的重要參數(shù)，有1.5、2.5、5、10、20kA等五級，前三級分別與中性點(diǎn)、電機(jī)避雷器、電容器避雷器等相對應(yīng)，電站避雷器則分為后三種，一般6-35kV系統(tǒng)選擇5kA。

（3）繼電保護(hù)測試儀 雷電沖擊保護(hù)水平

　　避雷器標(biāo)稱放電電流（8/20μs）下的殘壓值為避雷器的雷電沖擊保護(hù)水平。陡波標(biāo)稱放電電流（1/5μs）下的殘壓值與標(biāo)稱放電電流下的殘壓值之比不得大于1.15。

　　避雷器雷電沖擊保護(hù)水平應(yīng)滿足保護(hù)電力設(shè)備絕緣配合的要求，即滿足電氣設(shè)備全波沖擊絕緣水平與雷電沖擊保護(hù)水平之比值不得小于1.4。 根據(jù)持續(xù)運(yùn)行電壓查GB11032-2000《交流無間隙金屬氧化物避雷器》：

　　6kV避雷器UC≥7.92kV時，電站型MOA，殘壓為27kA，配電型MOA，殘壓為30kV；

　　10kV避雷器UC≥13.2kV時，電站型MOA，殘壓為45kA，配電型MOA，殘壓為50kV；

　　35kV避雷器UC≥40.5kV時，電站型MOA，殘壓為134kA。

（4） 操作沖擊保護(hù)水平

　　避雷器操作沖擊電流（30～100μs內(nèi)）的zui大殘壓。操作沖擊絕緣配合系數(shù)，應(yīng)滿足電氣設(shè)備的操作絕緣水平與操作沖擊保護(hù)水平之比值不得小于1.15。根據(jù)持續(xù)運(yùn)行電壓查GB11032-2000《交流無間隙金屬氧化物避雷器》：

　　6kV避雷器UC≥7.92kV時，電站型MOA，殘壓為23kA，配電型MOA，殘壓為25.6kV；

　　10kV避雷器UC≥13.2kV時，電站型MOA，殘壓為38.3kA，配電型MOA，殘壓為42.5kV；

　　35kV避雷器UC≥40.5kV時，電站型MOA，殘壓為114kA。

　　另外，還要考慮爬電距等因素，使之達(dá)到交接試驗(yàn)要求。

　　為防止有意外因素對產(chǎn)品的損壞， 在避雷器投運(yùn)之前，應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)及定期檢測。試驗(yàn)應(yīng)在"相對相"間及"相對地"間進(jìn)行，測量次數(shù)為三次，求其平均值。每二次試驗(yàn)的時間間隙不小于10S，放電后子0.2S內(nèi)切斷工頻電源。試驗(yàn)時可在試驗(yàn)變壓器旁邊串聯(lián)一只10A以上的電流表，觀察電流值，當(dāng)電流發(fā)生突變時，表明試品已放電，此刻的電壓值即為工頻放電電壓值。若現(xiàn)場有條件，可通過高壓測試儀直接讀取脈沖電電壓值。每3-4年應(yīng)做一次工頻放電試驗(yàn)的常規(guī)檢測。

　　電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定：35kV及以下的MOA避雷器用2500V兆歐表測量，其絕緣電阻不低于1000MΩ。

　　對無間隙MOA避雷器還要測量1mA（直流）時的臨界動作電壓U1mA和75%U1mA直流下的泄露電流 ，測量的U1mA主要是檢查其閥片是否受潮，確定其動作性能是否符合要求。U1mA實(shí)測值與初始值或制造值相比，其變化不應(yīng)大于5%，U1mA過高使保護(hù)電氣設(shè)備的絕緣裕度降低，U1mA過低使 MOA避雷器在各種操作和故障的瞬態(tài)過電壓下發(fā)生爆炸，測量75%U1mA下的直流泄露電流，主要檢測長期允許工作電流的變化情況。規(guī)程規(guī)定，75%U1mA下的泄露電流不大于50μA。

　　組合式過電壓保護(hù)器因采用復(fù)合絕緣結(jié)構(gòu)，相間殘壓水平較低，對相間、相地都有比較好的過電壓保護(hù)作用。特別是對開關(guān)柜內(nèi)受安裝尺寸影響的場所，相對單體式避雷器來說，結(jié)構(gòu)更為緊湊，其*性更為突出，非常適合高壓開關(guān)柜內(nèi)使用。目前組合式的氧化鋅避雷器可靠程度還在不斷完善，各生產(chǎn)廠家制造工藝水平存在差異，因此在選用時首先是講究產(chǎn)品質(zhì)量。組合式過電壓保護(hù)器的技術(shù)參數(shù)選擇也是非常重要的，參數(shù)的不同保護(hù)程度也不同，因此在不同的應(yīng)用場合應(yīng)合理選擇其參數(shù)。