氧化鋅避雷器應(yīng)用

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1、合成絕緣氧化鋅(ZnO)避雷器及其應(yīng)用永安煤業(yè)公司永安礦區(qū)供電所張棟仁【內(nèi)容摘要】：本文對傳統(tǒng)碳化硅SiC避雷器與合成絕緣氧化鋅避雷器的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較分析，對合成絕緣氧化鋅避雷器的試驗(yàn)、使用進(jìn)行詳細(xì)闡述，有助于該種新型避雷器的推廣應(yīng)用，增加供電系統(tǒng)的可靠性。【關(guān)鍵詞】：合成絕緣氧化鋅避雷器碳化硅避雷器避雷器作為供電系統(tǒng)中不可缺少的電氣元件，其作用是限制過電壓以保護(hù)電氣設(shè)備。目前，在變電所和發(fā)電廠用于過電壓保護(hù)的避雷器主要還是碳化硅(SiC)避雷器，其電阻閥片是以SiC為主要原料燒制而成的，但是SiC避雷器從其材料

2、性能方面來講，伏安特性的非線性較不理想，非線性系數(shù)α較高(α越小，非線性程度越高，保護(hù)性能越好)，SiC避雷器普通型的α一般在0.2左右，磁吹型約為0.24。而且SiC避雷器的預(yù)試周期短，一般每年一次，淘汰率及運(yùn)行成本高，通流能力小，有時因?qū)纂娏餍狗挪患皶r而引起爆炸事故。從其結(jié)構(gòu)方面講，SiC避雷器采用瓷外套密封結(jié)構(gòu)，密封效果較差，無防爆功能，容易引起SiC閥片受潮，當(dāng)雷電流襲來時，內(nèi)部壓力迅速增大，引起爆炸。SiC避雷器基于上述一系列缺點(diǎn)，被新型避雷器取代已是大勢所趨。為了解決這個問題，從七十年代初就出現(xiàn)了氧

3、化鋅避雷器。經(jīng)過二十多年的發(fā)展，目前已有各方面技術(shù)都成熟的氧化鋅避雷器出現(xiàn)并有不少掛網(wǎng)運(yùn)行。我公司永安礦區(qū)總變電站從一九九九年推廣使用合成絕緣氧化鋅避雷器，其型號為：ＨＹ５Ｗ__─17/50│││││││││││││└─標(biāo)準(zhǔn)放電電流殘壓峰值(KV)│││││└───避雷器額定電壓(KV)││││└─────使用場合：Z：電站R：電容││││S：配電G：環(huán)網(wǎng)││││D：電動機(jī)││││J：中性點(diǎn)接地│││└──────無間隙││└───────標(biāo)準(zhǔn)放電電流峰值(KA)│└────────氧化鋅避雷器└────────

4、─合成絕緣外套主要技術(shù)指標(biāo)如下：額定電壓（KV）U1mADC（KV）U5KA（KV）75%1mA下電壓的泄漏電流(μA)持續(xù)運(yùn)行電壓(KV）2ms方波電流幅值(KA)17≥26.5不大于50小于5013100該種避雷器采用近代氧化鋅非線性電阻技術(shù)及新型合成材料研制而成的全新型高可靠防雷保護(hù)裝置。它由氧化鋅閥柱、電極、硅橡膠裙套等部件組成，用特殊樹脂灌封而構(gòu)成無間隙氧化鋅避崐雷器，克服了傳統(tǒng)避雷器的缺點(diǎn)。ZnO避雷器具有很理想的非線性伏安特性。下圖是ZnO避雷器與SiC避雷器及理想避雷器的伏安特性曲線。從圖中可以看

5、出，ZnO避雷器的伏安特性比較平緩，也就是非線性系數(shù)較小，α在0.02～0.05左右。圖中假定ZnO、SiC電阻閥片在10KA電流下的殘壓相同，但在額定電壓(或滅弧電壓)下ZnO曲線所對應(yīng)的電流一般在10-5A以下，可近似認(rèn)為其續(xù)流為零，而SiC曲線對應(yīng)的 續(xù)流卻是100A左右。也就是說，在工作電壓下氧化鋅閥片實(shí)際上相當(dāng)于一絕緣體。合成絕緣ZnO避雷器在性能上除了有較理想的非線性伏安特性外，其主要優(yōu)點(diǎn)還有：１：對無間隙氧化鋅避雷器參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高了工頻耐受能力，使其充分發(fā)揮優(yōu)良保護(hù)性能，對陡波具有良好的響應(yīng)

6、特性，確保運(yùn)行的可靠。２：保護(hù)范圍大：因氧化鋅避雷器無續(xù)流，當(dāng)作用在ZnO上電壓超過某一值(此值稱為起始動作電壓，也就是在1mA下直流參考電壓值)時，將發(fā)生“導(dǎo)通”，其后，ZnO閥柱上的殘壓受其良好的非線性特性所控制，當(dāng)系統(tǒng)電壓降至起始動作電壓下時，ZnO的導(dǎo)通狀態(tài)終止，又相當(dāng)于一絕緣體。而SiC避雷器則不同，它不僅要吸收過電壓的能量而且要吸收工頻續(xù)流所產(chǎn)生的能量，使串聯(lián)間隙放電后才可將雷電流泄放入地?？梢姡?dāng)雷擊時ZnO避雷器能及時動作，降低侵入波的幅值，增大保護(hù)范圍?；蛟诒Ｗo(hù)范圍相同時，可以提高保護(hù)裕度(泄流

7、更及時)，使電氣設(shè)備絕緣受較高過電壓作用的概率減少，可以延長被保護(hù)設(shè)備的壽命。３：通流能力大：其通流能力約為SiC避雷器的4倍，可用來限制內(nèi)部過電壓，且它的通流能力利用率高，可以連續(xù)多次動作。不但可對雷電過電壓進(jìn)行保護(hù)還可以對操作過電壓進(jìn)行保護(hù)。４：抑制某些諧振過電壓的形成：因?yàn)闆]有間隙，避雷器動作與否取決于加于其端部的電壓高低，遇有過電壓時，多只避雷器可以同時動作，加大系統(tǒng)阻尼，從而可以抑制某些諧振過電壓的形成，同時在整個過電壓過程中都有電流通過，因此降低了作用在電氣設(shè)備上的過電壓。５：防爆性能良好：因其使用的

8、是合成絕緣外套，內(nèi)部故障時不會形成粉碎性爆炸傷及周圍設(shè)備，它的抗沖擊能力也很強(qiáng)，在周圍設(shè)備爆炸時，不會使避雷器失去機(jī)械強(qiáng)度而擴(kuò)大事故范圍。在結(jié)構(gòu)上，合成絕緣氧化鋅避雷器也有著SiC避雷器所不能比擬的優(yōu)點(diǎn)。１：合成絕緣氧化鋅避雷器具有體積小、重量輕(與瓷外套避雷器比較可減輕重量60%以上)，抗拉強(qiáng)度大，可以制成懸吊式，以節(jié)約占地和降低成本。２：耐污性能良好：硅橡膠外套具有良