避雷器结构和试验课件.ppt

1、避雷器结构和试验避雷器结构和试验山东电力研究院山东电力研究院郭志红郭志红主要内容主要内容 1)避雷器的特性避雷器的特性 2）避雷器的作用和选用原理）避雷器的作用和选用原理 3)避雷器避雷器(MOA)结构结构 4)避雷器避雷器(MOA)试验试验避雷器的发展过程避雷器的发展过程复合外套氧化锌避雷器复合外套氧化锌避雷器复合外套氧化锌避雷器问世于年代，美国、日复合外套氧化锌避雷器问世于年代，美国、日本、俄罗斯等国已分别研制出本、俄罗斯等国已分别研制出系统用复合外套氧化锌避雷器，并有数千万只在电系统用复合外套氧化锌避雷器，并有数千万只在电力系统运行。我国从开始到现在，已研制和生产力系统运行。我国从开始到

2、现在，已研制和生产电压等级的复合外套氧化锌避雷电压等级的复合外套氧化锌避雷器，并以生产电压等级为主。器，并以生产电压等级为主。避雷器的特性避雷器的特性金属氧化物避雷器（金属氧化物避雷器（MOA）避雷器避雷器工频参考电压工频参考电压直流参考电流直流参考电流/电压电压残压残压工频电压耐受时间特性工频电压耐受时间特性-在规定条件下，对避雷器施加不同在规定条件下，对避雷器施加不同的工频电压，避雷器不损坏、不发生热崩溃时所对应的最大的工频电压，避雷器不损坏、不发生热崩溃时所对应的最大持续时间的关系曲线。持续时间的关系曲线。保护特性保护特性-a.陡波冲击电流残压；陡波冲击电流残压；b.雷电冲击电流残压；雷

3、电冲击电流残压；c.操作冲击电流残压。操作冲击电流残压。脱离器脱离器-在故障时，使避雷器引线与系统断开以排除系统持在故障时，使避雷器引线与系统断开以排除系统持续故障的一种装置。切除时避雷器的故障电流通常不是该装续故障的一种装置。切除时避雷器的故障电流通常不是该装置的功能，故不一定能防止瓷套爆炸。置的功能，故不一定能防止瓷套爆炸。持续运行电压持续运行电压-由于金属氧化物避雷器没有串联间隙，正常由于金属氧化物避雷器没有串联间隙，正常工频相电压要长期作用在金属氧化物电阻片上。为了保证一工频相电压要长期作用在金属氧化物电阻片上。为了保证一定的使用寿命。长期作用在避雷器上的运行电压不得超过避定的使用寿命

4、。长期作用在避雷器上的运行电压不得超过避雷器的持续运行电压，选择避雷器时必须注意这个参数。雷器的持续运行电压，选择避雷器时必须注意这个参数。避雷器参数避雷器参数电力系统运行中的作用电压电力系统运行中的作用电压 a)正常运行时的工频电压：正常运行时的工频电压：b）暂时过电压（工频、谐振过电压）；）暂时过电压（工频、谐振过电压）；c)操作过电压：操作过电压：d)雷电过电压。雷电过电压。有代表性的作用电压有代表性的作用电压绝缘配合过程框图绝缘配合过程框图(从系统运行角度)系统分析代表性电压及过电压满足性能指标的绝缘的选取配合的耐受电压要求的耐受电压型式试验和运行条件之间的系数标准耐受电压的选取额定和

5、标准绝缘水平作用电压的起因及分类过电压限制装置的保护水平绝缘特性绝缘特性性能指标统计分布输入数据的误差大气校正因素设备试验的装备产品的分散性安装质量运行中的老化其他试验条件试验转换因数标准耐受电压配合因数安全因数单相间隙电弧接地空载变压器分闸空载线路分 合闸刀闸投切空载母线解列过电压操作过电压线性谐振过电压铁磁谐振过电压参数谐振过电压谐振长线路电容效应长线路不对称接地甩负荷工频暂态过电压内部过电压感应雷直击雷雷电过电压系统过电压系统过电压系统过电压的分类选用避雷器的一般程序选用避雷器的一般程序2.1 根据系统最高工作电压确定避雷器的持续运行电压。根据系统最高工作电压确定避雷器的持续运行电压。2

6、.2 估算避雷器安装点的暂时过电压幅值和持续时间。估算避雷器安装点的暂时过电压幅值和持续时间。2.3 估算通过避雷器的雷电过电压放电电流的最大幅值。估算通过避雷器的雷电过电压放电电流的最大幅值。2.4 估算通过避雷器的操作过电压放电电流和能量。估算通过避雷器的操作过电压放电电流和能量。2.5 选择避雷器的额定电压、标称放电电流等级。选择避雷器的额定电压、标称放电电流等级。2.6 确定所选择避雷器的保护水平。确定所选择避雷器的保护水平。2.7 根据避雷器与被保护物的距离和其他影响因素，计算用根据避雷器与被保护物的距离和其他影响因素，计算用避雷器保护时在被保护设备上出现的过电压值。避雷器保护时在被

7、保护设备上出现的过电压值。2.8 校核被保护设备的雷电过电压、操作过电压耐受强度是校核被保护设备的雷电过电压、操作过电压耐受强度是否高于被保护设备上出现的过电压值。否高于被保护设备上出现的过电压值。暂时过电压 暂时过电压是由于长线电容效应、突然甩负荷、单相接地以及其他故障引起的系统电压的暂时升高，其持续时间约为零点几秒或几秒，并有振荡的暂态过程。这种过电压作用于避雷器时使电流和能量损耗增大，温度升高。当金属氧化物电阻片产生的热量与瓷套散发的热量之间失去平衡时，将导致热崩溃。因此，避雷器必须具备耐受这种暂时过电压的能力，这是选择避雷器额定电压的一个主要因素。单相接地时会引起健全相电压的升高。对于

8、一般中性点有效接地系统中的变电所，若零序电抗与正序电抗之比(X0/X1)在0与+3之间，而零序电阻与正序电抗之比(R0/X1)在0与+1之间，则避雷器安装点的接地故障系数不超过1.4。因此，对110kV、220kV中性点有效接地系统，为了简化选择程序，其暂时过电压一般采用1.4倍系统最高工作相电压。对330kV及500kV系统，虽然接地故障系数一般较低，但同时考虑突然甩负荷及长线电容效应等因素，500kV系统中变电所线路断路器母线和线路侧的暂时过电压一般分别不超过1.3和1.4倍最大相电压。在线监测数据在线监测数据 在线监测数据在线监测数据避雷器电气特性额定电压额定电压-持续运行电压持续运行电

9、压-启始动作电压启始动作电压-压比压比-荷电率荷电率-保护比保护比-伏秒特性伏秒特性-侵入雷电波防护是变电站防雷的一个重要侵入雷电波防护是变电站防雷的一个重要方面，沿线路侵入发、变电站的雷电过电压是方面，沿线路侵入发、变电站的雷电过电压是很常见的，而变电站电气设备的绝缘水平要比很常见的，而变电站电气设备的绝缘水平要比线路低得多，变电站对雷电进行波的保护是十线路低得多，变电站对雷电进行波的保护是十分重要的。特别是分重要的。特别是500kV电气设备的绝缘设计裕电气设备的绝缘设计裕度较小，变电站的侵入雷电波将直接威胁站内度较小，变电站的侵入雷电波将直接威胁站内电气设备的安全电气设备的安全。侵入雷电波

10、沂 蒙 一 线滕 州 新 源 电 厂 线滕 州 电 厂 二 线华 东 联 网 二 线一 母 线二 母 线#1主 变#2主 变#3主 变#4主 变华 东 联 网 一 线滕 州 电 厂 一 线邹 县 电 厂 线沂 蒙 二 线 例：例：500kV500kV变电站电气主接线变电站电气主接线建立计算模型建立计算模型将雷电流直接作用于有关的雷击点（进线将雷电流直接作用于有关的雷击点（进线段各杆塔），输电线路（包括进线段、避段各杆塔），输电线路（包括进线段、避雷线）、变电站各设备、连接线、母线等，雷线）、变电站各设备、连接线、母线等，作为一个整体系统进行分析计算，以更确作为一个整体系统进行分析计算，以更确切

11、的反映雷电作用下的变电站波过程。切的反映雷电作用下的变电站波过程。依据规程建议的我国雷电流强度概率，取依据规程建议的我国雷电流强度概率，取雷电流强度取值为：出现概率为雷电流强度取值为：出现概率为3.5 3.5 0 0/00 00 的的雷电流（雷电流（216kA216kA）幅值，进行分析计算）幅值，进行分析计算。例：变电站雷电侵入波计算等值例：变电站雷电侵入波计算等值 38SW 39CT 40G 41G 42CT 43SW 44G 45G 46CT 47SW 14SW 15CT 16G 17G 18SW 19CT 20G 21G 22CT 23SW MX2BMX15MX2CVT MX1CVT 1

12、6m 8m 7m 6m 6m 8m 7m 5m 6m 6m 5m 7m 16m125m28m45m24mT A20T A21 T A22T A23 XH2B XH2CVT淄 川 二 线4m68m49m30mXH20XH21XH22MX11GMX12GMX21GMX22GXH2 28m 15m 15m 15mMX1BT A245m24m YH2B YH2CVT4m69m28m 16m 7m 5m 6m 6m 6m 7m 5m 6m 7m 5m 8m 16mYC1CVTYC1B4mYC10YC11 YC22YC23YC1备 用 线 BYCVTBYB24m4mBY10BY11 BY22BY23BY1

13、Z 1G 2SW 3CT 4G 5G 6SW 7CT 8G 9G 10CT 11SW 12G B2 51CT 52G 53G 54CT 55SW 56G 57G 58CT 59SW18m12m 16m 8m 7m 6m 6m 7m 8m 4m 6m 6m 8m 8m 16mMX12MX14MX25MX24MX22 T 1CVT T 1B T 1 T 2CVT T 2B T 218m12m97m18m11m97m备 用 线12m49m线路绝缘子放电的伏秒特性线路绝缘子放电的伏秒特性。绝缘子串正极性放电的伏秒特性用以绝缘子串正极性放电的伏秒特性用以下指数函数拟合：下指数函数拟合：（kV）绝缘子串负

14、极性放电的伏秒特性用正绝缘子串负极性放电的伏秒特性用正极性放电的伏秒特性的极性放电的伏秒特性的1.13倍。倍。6.0/5/190013152270TTeeeV雷击杆塔塔顶造成反击雷击杆塔塔顶造成反击w 雷击架空线路避雷线、杆顶形成作用于线路绝缘的雷电反击过电雷击架空线路避雷线、杆顶形成作用于线路绝缘的雷电反击过电压，与雷电参数、杆塔型式、高度和接地电阻等有关。压，与雷电参数、杆塔型式、高度和接地电阻等有关。w 塔顶电位：塔顶电位：w 如取固定波头长度如取固定波头长度t2.6s，则，耐雷水平为：，则，耐雷水平为：6.216.21c0cgttai%501hkhhLkhhRkuIc0cgttal.i

15、.m1)1(ahkhhaLkhhRkuitatia.mhhaLIRu其中：rs为绕击击距；I为绕击电流幅值；系数k=6.72,p=0.8；)(cos2)sin()(cos)(coscos)(cos)(222222cscscssmhhhhhhrPskIr w根据线路的电气几何尺寸，建立根据线路的电气几何尺寸，建立模型，决定线路绕击电流幅值。模型，决定线路绕击电流幅值。采用怀特黑德（采用怀特黑德（whitehead）的击）的击距与雷电幅值的关系距与雷电幅值的关系绕击电流幅值绕击电流幅值模型中着重考虑的要素模型中着重考虑的要素线路绝缘子串正极性放电的伏秒特性以通过雷电标准冲击线路绝缘子串正极性放电的

16、伏秒特性以通过雷电标准冲击试验得到的指数函数进行拟合。试验得到的指数函数进行拟合。变电站进线段的线路参数采用导线和双避雷线构成的多导变电站进线段的线路参数采用导线和双避雷线构成的多导线耦合系统，多相分布参数分段进行模拟。线耦合系统，多相分布参数分段进行模拟。每一级线路杆塔采用实际设计杆塔结构的分布参数模拟，每一级线路杆塔采用实际设计杆塔结构的分布参数模拟，避雷器的非线性电气特性的模拟避雷器的非线性电气特性的模拟研究同塔双回进线段结构的分布参数模型。研究同塔双回进线段结构的分布参数模型。例：雷击滕洲变电站出线例：雷击滕洲变电站出线2#塔时，作用在塔时，作用在变电站不同设备上的暂态过电压变电站不同

17、设备上的暂态过电压例：雷击滕洲变电站出线例：雷击滕洲变电站出线3#塔时，作用在塔时，作用在变电站不同设备上的暂态过电压变电站不同设备上的暂态过电压例：作用滕洲在变电站不同设备上的例：作用滕洲在变电站不同设备上的最大反击暂态过电压（采取措施后）最大反击暂态过电压（采取措施后）雷击雷击类型类型 变电站接变电站接线方式线方式 设备最大侵入波过电压（设备最大侵入波过电压（kV）代码代码 母线避母线避雷器雷器CVTSWCTGT反击反击 正常接线正常接线 FS01FS01无无1295.41045.791078.641083851.13有有1149.21023.71010.91074903.86两线一变两线

18、一变 FS02FS02无无1289.31193.31170.31202.7892.03有有1169.71158.21067.61420.9888.09一线一变一线一变 FS03FS03无无1279.21473.41591.11676.9900.8有有1212.41299.51442.11497.5897.11FS04FS04无无1328.51300.71340.11421.6900.8有有1177.81318.51333.51326.8871.33最大最大 无无1328.51473.41591.11676.9900.8有有1212.41318.51442.11497.5903.86例：作用滕洲

19、在变电站不同设备上的例：作用滕洲在变电站不同设备上的最大绕击暂态过电压（采取措施后）最大绕击暂态过电压（采取措施后）雷雷击击类类型型接线接线方式方式 设备最大雷电侵入波过电压（设备最大雷电侵入波过电压（kV）代码代码母线避母线避雷器雷器CVTSWCTGT绕绕击击 两线两变两线两变FS01有有1113.31062.91072.31074.3939.91两线一变两线一变FS02有有1094.91137.31125.51139.91007.5一线一变一线一变FS03有有1114.81087.31100.41082.41048.1两线两变两线两变FS04有有11091137.51147.91146.7

20、1042.1最大最大 有有1289.31318.51333.51326.81048.1最大 例：例：主要设备上最大过电压绝缘裕度主要设备上最大过电压绝缘裕度 注：表中允许值是依据规程要求:内绝缘裕度在15%，外绝缘裕度在4%。设备设备设备雷电设备雷电冲击耐受冲击耐受电压（电压（kV）设备绝缘设备绝缘水平水平(一一)(允许值允许值)（kV）设备绝缘设备绝缘水平（二）水平（二）(允许值允许值)（kV）设备最大设备最大侵入波过侵入波过电压（电压（kV）绝缘裕度绝缘裕度(%)变压器变压器1550134812391048.132.3电抗器电抗器1675145713481442.113.9DL、CT167

21、5145713481289.323CVT1675145713481497.510.6隔离开关隔离开关16751595 14761048.132.3例：雷击滕洲变电站时，例：雷击滕洲变电站时，变电站各处避雷器吸收的电流变电站各处避雷器吸收的电流例：各种运行方式下的（反击）例：各种运行方式下的（反击）各处避雷器中流过的最大电流各处避雷器中流过的最大电流雷击雷击类型类型 变电站变电站接线方式接线方式 避雷器最大电流（避雷器最大电流（kA）代码代码 母线避雷器母线避雷器线路避雷器线路避雷器主变避雷器主变避雷器母线避雷器母线避雷器反击反击 正常接线正常接线 FS01FS01无无12.683.64 有有4

22、.033.572.45两线一变两线一变 FS02FS02无无12.363.53 有有6.053.133.56一线一变一线一变 FS03FS03无无14.093.67 有有13.052.652.52FS04FS04无无12.093.75 有有11.182.784.75最大最大 无无14.093.67 有有13.052.784.75例：各种运行方式下的（绕击）例：各种运行方式下的（绕击）各处避雷器中流过的最大电流各处避雷器中流过的最大电流 雷击雷击类型类型接线接线方式方式 避雷器最大电流（避雷器最大电流（kA）代码代码母线避雷器母线避雷器线路避雷器线路避雷器主变避雷器主变避雷器母线避雷器母线避雷器

23、绕击绕击 两线两变两线两变FS01有有14.225.441.85两线一变两线一变FS02有有11.588.25.54一线一变一线一变FS03有有13.619.796.39两线两变两线两变FS04有有14.759.437.11最大最大 有有14.759.797.11为设计提出建设性的建议为设计提出建设性的建议根据计算，当设计不满足绝缘配合要求时，分根据计算，当设计不满足绝缘配合要求时，分析引起雷电过电压过高的根本原因，根据具体析引起雷电过电压过高的根本原因，根据具体情况，提出解决办法。如：情况，提出解决办法。如：延长线路避雷线到变电站母线构架延长线路避雷线到变电站母线构架所有设备均接在变电站进线

24、门型塔之后所有设备均接在变电站进线门型塔之后减小个别主要设备与避雷器间的距离减小个别主要设备与避雷器间的距离优化母线避雷器的安置位置优化母线避雷器的安置位置合理调动线路高抗和线路合理调动线路高抗和线路CVTCVT的相对位置的相对位置合理要求变电站进线段杆塔接地电阻合理要求变电站进线段杆塔接地电阻220KV、110KV敞开式变电站 电网的发展增加了进线断路器出现暂时性分闸电网的发展增加了进线断路器出现暂时性分闸状态的机会，两种情况的叠加使得雷电侵入波状态的机会，两种情况的叠加使得雷电侵入波引起引起110kV和和220kV敞开式变电所进线断路器及敞开式变电所进线断路器及CT等设备事故的发生频度不容

25、忽视。等设备事故的发生频度不容忽视。在多雷地区新设计在多雷地区新设计110kV和和220kV敞开式变电所敞开式变电所时，宜在每回进线的断路器线路侧装设时，宜在每回进线的断路器线路侧装设MOA，MOA至变压器之间的最大保护距离要满足规程至变压器之间的最大保护距离要满足规程要求。要求。已运行的已运行的110kV和和220kV敞开式变电所，确需考敞开式变电所，确需考虑进线断路器的暂时性分闸状态又要加以保护虑进线断路器的暂时性分闸状态又要加以保护时，可视安装位置的方便在进线断路器线路侧时，可视安装位置的方便在进线断路器线路侧附近或进线终端塔上增设一组附近或进线终端塔上增设一组MOA。MOA至分至分闸断

26、路器之间的最大保护距离要求。闸断路器之间的最大保护距离要求。MOA安装安装在进线终端塔上，杆塔接地装置的冲击接地电在进线终端塔上，杆塔接地装置的冲击接地电阻应小于阻应小于7欧。欧。220KV、110KV敞开式变电站避雷器保护距离MOA安装在进线上的效果比母线上好电压等级电压等级进线段进线段避雷器避雷器保护距离（保护距离（m）220kV2km950902km850125110kV1km552km125GIS变电站特点n伏秒特性比较平坦伏秒特性比较平坦n波阻抗小、波速波阻抗小、波速光速光速n电气距离小电气距离小n无电晕无电晕n要求过电压高可靠性要求过电压高可靠性110KVGIS电缆出线变电站当长电

27、缆线路的护层采用交叉互连时，由于电当长电缆线路的护层采用交叉互连时，由于电缆相与相之间的耦合作用得到加强，使得过电缆相与相之间的耦合作用得到加强，使得过电压水平有明显的下降但当护层两端的接地电压水平有明显的下降但当护层两端的接地电阻较高时一护层上的过电压值将达到较高的幅阻较高时一护层上的过电压值将达到较高的幅值，通过降低接地电阻可明显减小过电压的幅值，通过降低接地电阻可明显减小过电压的幅值，而对主绝缘芯线上的过电压水平则影响不值，而对主绝缘芯线上的过电压水平则影响不大。大。110KVGIS电缆出线变电站长电缆线路的冲击波过电压发展过程长电缆线路的冲击波过电压发展过程与架空线路相比，显得更为复杂

28、，电与架空线路相比，显得更为复杂，电缆内冲击波的折反射过程将与避雷器缆内冲击波的折反射过程将与避雷器的放电过程一起相互作用，使得过电的放电过程一起相互作用，使得过电压水平与电缆长度之间的关系不是一压水平与电缆长度之间的关系不是一简单的线性关系，而是呈波动状态。简单的线性关系，而是呈波动状态。但其总的趋势是随着电缆长度的增加，但其总的趋势是随着电缆长度的增加，过电压水平明显下降。过电压水平明显下降。220KV220KV、110KV110KV敞开式变电站敞开式变电站雷电侵入波引起雷电侵入波引起110kV110kV和和220kV220kV敞开式敞开式变电所进线断路器及变电所进线断路器及CTCT等设备

29、事故的等设备事故的发生频度不容忽视。发生频度不容忽视。确需考虑进线断路器的暂时性分闸状确需考虑进线断路器的暂时性分闸状态时，可视安装位置的方便在进线断态时，可视安装位置的方便在进线断路器线路侧附近或进线终端塔上增设路器线路侧附近或进线终端塔上增设一组一组MOAMOA。杆塔接地装置的冲击接地杆塔接地装置的冲击接地电阻应小于电阻应小于7 7欧。欧。变压器三侧绕组必须装设避雷器。变压器三侧绕组必须装设避雷器。3.1 3.1 发电厂和变电所高压配电装置的雷电侵入波发电厂和变电所高压配电装置的雷电侵入波应在变电所应在变电所1km2km的进线段架设的进线段架设避雷线，并限制接地电阻到避雷线，并限制接地电阻

30、到5 。变压器和高压并联电抗器的中性点变压器和高压并联电抗器的中性点经接地电抗器接地时，中性点上应装设经接地电抗器接地时，中性点上应装设金属氧化物避雷器保护。金属氧化物避雷器保护。在雷季，如变电所在雷季，如变电所35kV110kV进线的进线的热备用线路，必须在断路器处装设一组避热备用线路，必须在断路器处装设一组避雷器或间隙。雷器或间隙。变电所内所有避雷器应以最短的接地线变电所内所有避雷器应以最短的接地线与主接地网连接。与主接地网连接。3.1 3.1 小容量变电所雷电侵入波过电压的简易保护小容量变电所雷电侵入波过电压的简易保护 3150kVA5000kVA的变电所的变电所35kV侧，可根据负荷的

31、重要性及雷电活侧，可根据负荷的重要性及雷电活动的强弱等条件适当简化保护接线，变电所进线段的避雷线长度可减动的强弱等条件适当简化保护接线，变电所进线段的避雷线长度可减少到少到500m600m，但其首端排气式避雷器或保护间隙的接地电阻不应，但其首端排气式避雷器或保护间隙的接地电阻不应超过超过5在只经变压器接到架空线的系统和装置中，变压器低压侧电缆的每相在只经变压器接到架空线的系统和装置中，变压器低压侧电缆的每相对地电容对地电容 至少为至少为0.5 F。（发电厂或线路变压器组结构）。（发电厂或线路变压器组结构）例子：例子：雷击侵入波事故雷击侵入波事故 20042004年年8月月11日雷雨天气，日雷雨

32、天气，110kV系统有雷击接地故障。雷电侵系统有雷击接地故障。雷电侵入波导致某供电公司五莲站入波导致某供电公司五莲站110kV 莲街线莲街线 105 开关开关C相热备用状态相热备用状态下发生过电压击穿。该开关为北京下发生过电压击穿。该开关为北京ABB产品，产品，1999年安装。通过对年安装。通过对故障相解体检查，弧触头未发现电弧痕迹，主触导电部分电弧烧伤故障相解体检查，弧触头未发现电弧痕迹，主触导电部分电弧烧伤严重。严重。多次发生多次发生220kV变电站雷雨天气下，变电站雷雨天气下，系统系统35kV侧进线雷电侵入侧进线雷电侵入波，导致波，导致35kV母线短路，发生变压器由于近距故障导致主变损坏

33、。母线短路，发生变压器由于近距故障导致主变损坏。某供电公司发生某供电公司发生110kV系统线路远方雷击接地故障，导致系统线路远方雷击接地故障，导致220kV红庙站主变中性点绝缘击穿，变压器损坏事故。红庙站主变中性点绝缘击穿，变压器损坏事故。避雷器结构避雷器结构 GIS避雷器结构避雷器结构线路避雷器提高线路耐雷水平关于线路避雷器关于线路避雷器工频过电压耐受要求工频过电压耐受要求工频续流切断能力工频续流切断能力-工频恢复电压与间隙临界值的线性工频恢复电压与间隙临界值的线性关系关系,满足满足0.5周波内熄弧周波内熄弧.电压等级电压等级kV110220500MOA U1mA123kV246kV560k

34、V间隙间隙 mm65012001900间隙工频放电电压间隙工频放电电压235kV410kV394kV(1.3p.u)规程要求规程要求(1.4p.u)100kV200kV424kV间隙临界值间隙临界值 mm(续流续流2A)313mm626mm1400mm关于线路避雷器间隙关于线路避雷器间隙操作冲击耐受要求操作冲击耐受要求雷电下可靠动作雷电下可靠动作操作下不动作操作下不动作(500kV要深度限制时除外要深度限制时除外)MOA故障时故障时,间隙能承受系统操作过电压间隙能承受系统操作过电压电压等级电压等级110kV220kV500kV绝缘子雷电放电电压绝缘子雷电放电电压700kV(7)1410kV(1

35、3)2450kV(28)雷电与绝缘子配合雷电与绝缘子配合(50%)650mm1150mm2200mm此时雷电放电电压此时雷电放电电压414kV771kV操作耐受操作耐受500mm1050mm1800mm工频续流切断工频续流切断313mm626mm1400mm目前采用间隙目前采用间隙500mm1050mm1800mm对应的操作放电电压对应的操作放电电压313.6kV665.0kV1530kV规程要求的操作水平规程要求的操作水平(3p.u)308kV617kV943kV(2p.u)关于线路避雷器关于线路避雷器线路用避雷器应用中的几个关键线路用避雷器应用中的几个关键问题问题 残压对耐雷水平的影响残压

36、对耐雷水平的影响防雷电绕击线路防雷电绕击线路 对于山坡上的杆塔对于山坡上的杆塔,一般是外侧一般是外侧线路容易绕击线路容易绕击,则只在外侧相导则只在外侧相导线上安装线路用避雷器。线上安装线路用避雷器。对于山顶或平地区域的线路杆塔对于山顶或平地区域的线路杆塔,则绕击出现在边相则绕击出现在边相,因此应在两因此应在两侧安装线路用避雷器。侧安装线路用避雷器。型号系统标称电压(kV)直流1mA 标称电压不小于(kV)2kA 最大雷电冲击残压(kV 峰值)5kA 最大雷电冲击残压(kV 峰值)方波通流容量(A)冲击波通流容量(kA)伞型外径(mm)避雷器串联间隙距离(mm)总高度(mm)参考重量(kg)H

37、Y5CX2110 220 110 123 187 220 400 65 144 500 1 340 27 H Y5CX2220 440 220 246 374 440 400 65 144 1 050 2 700 55 n根据易击段、易击点历年雷击跳闸记录根据易击段、易击点历年雷击跳闸记录,杆塔杆塔耐雷水平以及易击段的地形地貌等耐雷水平以及易击段的地形地貌等,选择耐雷水选择耐雷水平对较低平对较低,遭受雷击的可能性较大以及档距超过遭受雷击的可能性较大以及档距超过300m 300m 的杆塔加装线路型避雷器的杆塔加装线路型避雷器,线路避雷器线路避雷器防止雷电反击事故防止雷电反击事故 （采用复合外套（

38、采用复合外套ZnOZnO 避雷器后线路的耐雷水平避雷器后线路的耐雷水平kAkA）避雷器配置避雷器配置R 1(欧欧)R 2(欧欧)110kV 220kV 500kV 没装没装避雷器避雷器10 10 95 175 295 40 10 35 75 140 100 10 25 40 70 安装安装1 组组避雷器避雷器10 10 260 300 350 40 10 100 180 350 100 10 60 110 340 安装安装3 组组避雷器避雷器10 10 300 300 350 40 40 275 300 350 100 100 105 250 340 线路避雷器线路避雷器(1)线路杆塔安装线路

39、避雷器以后线路杆塔安装线路避雷器以后,雷击杆塔耐雷水平有很大的雷击杆塔耐雷水平有很大的提高提高,但其提高程度受避雷器吸收雷电流能量的能力与避雷器但其提高程度受避雷器吸收雷电流能量的能力与避雷器最大耐受冲击电流的限制。避雷器热容量和流过避雷器的电流最大耐受冲击电流的限制。避雷器热容量和流过避雷器的电流,随杆塔接地电阻、档距、杆塔高度、雷电流的波形变化而变化。随杆塔接地电阻、档距、杆塔高度、雷电流的波形变化而变化。(2)绕绕击导线的耐雷水平提高很多击导线的耐雷水平提高很多,耐雷水平达到耐雷水平达到5450kA。理论上最大绕击电流都低于线路避雷器所能耐受的雷电流理论上最大绕击电流都低于线路避雷器所能

40、耐受的雷电流.(4)线路型避雷器只能保护装设杆塔两个档距范围内的雷击。由线路型避雷器只能保护装设杆塔两个档距范围内的雷击。由于波的运动需要时间于波的运动需要时间,若其档距若其档距l=300m,来去约来去约2微微秒秒多的时多的时间。因此一个杆塔上的避雷器只能防护两侧一个档距内的雷击。间。因此一个杆塔上的避雷器只能防护两侧一个档距内的雷击。无间隙线路避雷器在操作过电压无间隙线路避雷器在操作过电压电磁式电压互感器电磁式电压互感器电磁式电压互感器电磁式电压互感器一次绕组成星形，中性一次绕组成星形，中性点直接接地。当进行某些操作时，电压互感器点直接接地。当进行某些操作时，电压互感器的激磁阻抗与系统的对地

41、电容形成非线性谐振的激磁阻抗与系统的对地电容形成非线性谐振回路，由于回路参数及外界激发条件的不同，回路，由于回路参数及外界激发条件的不同，可能造成分频、工频或高频铁磁谐振过电压。可能造成分频、工频或高频铁磁谐振过电压。统计表明，电磁式电压互感器引起的铁磁谐振统计表明，电磁式电压互感器引起的铁磁谐振过电压是中性点不接地系统过电压是中性点不接地系统中最常见、且造成中最常见、且造成事故最多事故最多的一种内部过电压，严重地影响供电的一种内部过电压，严重地影响供电安全安全。产生机理及影响因素产生机理及影响因素谐振过电压谐振过电压(铁磁）铁磁）条件：条件：1、2 2、激发因素、激发因素特点特点：自保持、反

42、倾现象、突然发生、过电压倍数有限、几率自保持、反倾现象、突然发生、过电压倍数有限、几率性、随机性性、随机性发虚幻接地信号、电压表摆动等发虚幻接地信号、电压表摆动等cl1谐振过电压（线性）谐振过电压（线性）-系统暂态过电压产生条件产生条件容、感性元件构成的自振频率接近电源频率。（由于系统中的多个自振频率及电源中的谐波存在）防范措施防范措施设计避开、防止非全相操作等。消弧线圈回路传递过电压例 防范措施防范措施1：提高线性度选用激磁特性较好的电磁式电压互感器，或采用电选用激磁特性较好的电磁式电压互感器，或采用电容式电压互感器。容式电压互感器。其原理是提高电磁式电压互感器的线性工作段，其原理是提高电磁

43、式电压互感器的线性工作段，这就需要加大互感器的铁心体积，因此，规程要求这就需要加大互感器的铁心体积，因此，规程要求PT铁心在铁心在1.9倍电压下，不能饱和。但不接地系统倍电压下，不能饱和。但不接地系统的暂态过电压远高于它，如最常见的弧光接地过电的暂态过电压远高于它，如最常见的弧光接地过电压可达压可达4.5倍（工频熄弧）。倍（工频熄弧）。电容式电压互感器能解决大部分的谐振问题，电容式电压互感器能解决大部分的谐振问题，但其本身就构成一谐振回路，在一定条件下也可能但其本身就构成一谐振回路，在一定条件下也可能发生谐振，几率很低，但幅值较高。发生谐振，几率很低，但幅值较高。防范措施防范措施2：接入阻尼在

44、零序回路中接入阻尼电阻在零序回路中接入阻尼电阻 系统的负荷对于具有零序性质的中性点位系统的负荷对于具有零序性质的中性点位移电压没有阻尼作用，为限制其发展，在移电压没有阻尼作用，为限制其发展，在零序回路中引入阻尼电阻。零序回路中引入阻尼电阻。两种方法两种方法:在电压互感器开口三角绕组中在电压互感器开口三角绕组中短时接入电阻短时接入电阻R。在电压互感器一次绕在电压互感器一次绕组中性点对地接入电阻组中性点对地接入电阻R。高压避雷器电位分布计算与调整高压避雷器电位分布计算与调整 330kV,500kV线路避雷器的突出技术问线路避雷器的突出技术问题是电位分布不均匀。与瓷套式避雷器不同，题是电位分布不均匀

45、。与瓷套式避雷器不同，它是悬挂在空中的。在结构上不能采用外并它是悬挂在空中的。在结构上不能采用外并电容的均压措施。电容的均压措施。避雷器高度超过避雷器高度超过5m时，如不采取措施，其时，如不采取措施，其电位分布不均匀系数将达电位分布不均匀系数将达1.2，荷电率达，荷电率达98。这将加速高场强处电阻片的老化。通过。这将加速高场强处电阻片的老化。通过改变均压环的数量、大小、放置位置及下垂改变均压环的数量、大小、放置位置及下垂深度等措施使深度等措施使500 kV无间隙线路避雷器无间隙线路避雷器(5.4m高高)电位分布不均匀系数限制在电位分布不均匀系数限制在10.4%以下，以下，避雷器主要性能试验避雷

46、器主要性能试验 持续电流试验持续电流试验 残压试验残压试验陡波冲击残压试验陡波冲击残压试验雷电冲击残压试验雷电冲击残压试验操作冲击残压试验操作冲击残压试验 大电流冲击耐受试验大电流冲击耐受试验长持续时间电流冲击耐受试验长持续时间电流冲击耐受试验方波电流冲击耐受试验方波电流冲击耐受试验 线路放电耐受试验线路放电耐受试验 无线电干扰电压和局部放电试验无线电干扰电压和局部放电试验 动作负载试验动作负载试验 加速老化试验加速老化试验 试品的散热特性试品的散热特性 操作冲击动作负载试验操作冲击动作负载试验工频电压耐受时间特性试验工频电压耐受时间特性试验(a)总体总体p的设备的设备90%耐受耐受电压的分布

47、；电压的分布；(b)某一给定的设备在不某一给定的设备在不同实验室测得的同实验室测得的90%耐受耐受电压和实际值之差的分布；电压和实际值之差的分布；(c)总体总体p的任一设备在不的任一设备在不同实验室测得的同实验室测得的90%耐受耐受电压的分布电压的分布 设备通过不同类型试验的概率与其绝缘特性的关系设备通过不同类型试验的概率与其绝缘特性的关系 避雷器现场试验避雷器现场试验带电测试带电测试近年来，金属氧化物避雷器(下文简称MOA)以其优异的技术性能逐渐取代了其它类型的避雷器，成为电力系统的换代保护设备。由于MOA没有放电间隙，氧化锌电阻片长期承受运行电压，并有泄漏电流不断流过MOA各个串联电阻片，

48、这个电流的大小取决于MOA热稳定和电阻片的老化程度。如果MOA在动作负载下发生劣化，将会使正常对地绝缘水平降低，泄漏电流增大，直至发展成为MOA的击穿损坏。所以监测运行中MOA的工作情况，正确判断其质量状况是非常必要的。MOA的质量如果存在问题，那么通过MOA电阻片的泄漏电流将逐渐增大，因此我们可以把测量MOA的泄漏电流作为监测MOA质量状况的一种重要手段。避雷器避雷器巡检巡检试验试验（状态检修）（状态检修）金属氧化物避雷器巡检及例行试验金属氧化物避雷器巡检及例行试验巡检项目基准周期要求外观检查500kV及以上：2周220kV/330kV：1月110kV/66kV：3月外观无异常避雷器例行试验

49、避雷器例行试验（状态检修）（状态检修）金属氧化物避雷器例行试验项目金属氧化物避雷器例行试验项目 例行试验项目例行试验项目 基准周期基准周期 要求要求红外热像检测红外热像检测 500kV及以上：及以上：1月月220kV/330kV：3月月110kV及以下：半年及以下：半年无异常温升无异常温升运行中持续电流检测运行中持续电流检测1年年见见18.1.3条条直流直流1mA 电压电压(U1mA)及及在在0.75 U1mA下漏电流测下漏电流测量量3年（无持续电流检测）年（无持续电流检测）6年（有持续电流检测年（有持续电流检测9年年（阀厅内）（阀厅内）U1mA初值差不超过初值差不超过5%且不低于且不低于GB

50、11032GB11032规定值规定值（注意值）（注意值）0.75U1mA漏电流初值差漏电流初值差30%或或50uA（注意值）（注意值）底座绝缘电阻底座绝缘电阻3年（无持续电流检测）年（无持续电流检测）6年（有持续电流检测年（有持续电流检测9年年（阀厅内）（阀厅内）100 M放电计数器功能检查放电计数器功能检查功能正常功能正常金属氧化物避雷器无间隙金属氧化物避雷器的诊断可按表无间隙金属氧化物避雷器的诊断可按表9的规定执行。当热的规定执行。当热像异常或相间温差超过表像异常或相间温差超过表9规定时，应用其他试验手段确定规定时，应用其他试验手段确定缺陷性质及处理意见。缺陷性质及处理意见。表表 金属氧化