电⽓百科：避雷器及氧化锌避雷器的选型、运⽤、基础知识、探讨等 氧化锌避雷器的基础知识科普
氧化锌避雷器的成份
氧化锌避雷器的核⼼是由氧化锌阀⽚组成。
阀⽚是由氧化锌( ZnO )和少量其它氧化物充分混合、研磨和搅拦，经喷雾造粒、压制成型，再⾼温烧制⽽成。
微观结构: ZnO晶粒(直径⼤约10µm )是低电阻率介质，在其表层即晶界区(0.1um厚)是⾼电阻率。两者紧密连接。
⼯作原理：低电场区、中电场区和⾼电场区(隧道效应) , 实现⾮线性特性。
氧化锌避雷器的伏安特性
氧化锌避雷器阀⽚典型的伏安特性如下，⼀般分为⼩电流区、限压⼯作区和过载区。 正常⼯作在⼩电流区，限压区作为缓冲区，保护范围在过载区。如10KV氧化锌避雷器的实际⼯作电压在 10kV ,⽽铭牌的持续⼯作电压在12~17kV ，保护电压在25kV以上。
避雷器的作⽤
避雷器⽤于吸收电⽹中的操作过电压和⼤⽓过电压
●正常电压时：避雷器呈⾼阻状态，基本上没有电流。
过电压到来时：避雷器导通，通过电流达到千安级别，释放⾼电压的能量，限制过⾼的电压，并保持⼀定的对地电压。
●过电压消失后：避雷器能⾃动恢复⾼阻状态。
氧化锌避雷器的型号
●避雷器产品型号编制⽅法
特别注意：避雷器的额定电压不等于持续运⾏电压。
基本参数
额定电压：允许加在避雷器两端的最⼤T频电压有效值。它表明了避雷器对暂时过电压的承受能⼒。
持续运⾏电压：允许长期连续加在避雷器两端的⼯频电压有效值。
标称放电电流: 8/20标准波形下通过的雷电流单位KA
参考电压：规定的参考电流下避雷器两端的电压有效值。
⼯频参考电压：不应低于避雷器的额定电压值。35kV及以上避雷器需要测量。
直流参考电压：并不反映交流避雷器的特性，只是为了便于现场检测之⽤。通常为1mA时的直流电压。
0.75U1mA:0.75倍直流参考电压下的泄漏电流。⽤于测量电压降低后避雷器是否⾃动截⽌。
残压：避雷器通过标称放电电流时两端的电压。
运⾏条件
●1、环境温度:-40°C~+40°C范围以内。
●2、海拨不超过1000m
●3、交流电频率不低于48Hz ，不超过62Hz
●4、长期施加在避雷器端⼦间的⼯频电压不应超过避雷器的持续运⾏电压。
●5、风速⼩于35m/s
●6、地震烈度七级及以下地区。
●7、垂直安装。
氧化锌避雷器的选择
按照使⽤地区的环境条件，确定避雷器的使⽤条件
↓
根据被保护对象，选择避雷器的类型
电能收集充电器↓
确定避雷器外套材质
↓
根据最⾼长期电压，确定避雷器的持续运⾏电压
↓密封油
根据暂态过电压⽔平等，确定避雷器的额定电压(⼯频耐受特性)
↓
按照绝缘配合的要求，确定避雷器的保护特性
↓
根据操作过电压计算，确定避雷器的吸收能⼒
↓
还有机械特性、外绝缘特性、耐短路电流能⼒等
氧化锌避雷器的试验
安装前的试验:
1、检查外观有⽆损坏、铭牌是否与图纸相符、附件有⽆缺少或损坏。
2、绝缘电阻测量:
( 1 ) 35kV以上电压等级，采⽤5000V兆欧表绝缘电阻不应低于2500MQ2。
( 2 ) 35kV及以下电压等级，采⽤2500V兆欧表绝缘电阻不应低于1000MQ。
( 3 ) 1kV及以下电压等级，采⽤500V兆欧表绝缘电阻不应低于2MQ。
氧化锌避雷器的交接试验
●1、测量避雷器及基座绝缘电阻。
●2、测量避雷器的⼯频参考电压和持续电流。
●3、测量避雷器直流参考电压和0.75倍直流参考电压下的泄漏电流。
●4、检查放电计数器动作情况和监视电流表指⽰。
●5、⼯频放电电压试验。
氧化锌避雷器的选型及详细参数标准
氧化锌避雷器是国外60年代开始发展起来的过电压保护的新技术。我国从⽇本引进氧化锌避雷器的先进技术及⽣产线，1976年开始进⾏电⼒氧化锌避雷器的研究，于80年代中期达到国际先进⽔平。同煤集团于90年代末期开始将氧化锌避雷器在全系统中推⼴应⽤，但由于部分设计部1 ]的选型参数不当，运⾏部门维护经验不⾜，由此引发的电⽹事故时有发⽣。氧化锌避雷器的选择应根据系统运⾏⽅式不同、保护对象不同⽽有所区别，其主要难点是确定暂时过电压的范围问题，既要保证在较⾼的操作过电压及⼤⽓过电压下安全、可靠地动作，⼜要保证在暂时过电压下阀⽚不动作，因此只有正确地选择氧化锌避雷器⽅能发挥其应有的防雷保护作⽤。
1避雷器选型误区
由于选型⼈员缺乏防雷知识，对氧化锌避雷器的选型不够重视，简单认为只要安装了氧化锌避雷器就有防雷作⽤，造成氧化锌避雷器的选型错误，使得氧化锌避雷器在实际运⾏中根本起不到应有的保护作⽤。根据多年现场经验，选型错误主要表现在以下⽅⾯。
1.1 选型时未考虑环境条件
氧化锌避雷器选型时应按照使⽤地区的环境温度、海拔⾼度、风速、污秽等级、地震烈度等条件选择，所以⽤户在订货时要作具体要求。
1.2选型时未考虑保护对象
复合膜氧化锌避雷器选型时应按照被保护的对象确定避雷器的类型，保护对象不同，避雷器的型号也不同。现以10 kV系统发电机为例加以说明。电站型的氧化锌避雷器与发电机型的氧化锌避雷器型号与参数都有差别。发电机的额定电压为10.5 kV，⼀般情况下，发电机出⼝安装有避雷器防⽌雷电过电压对发电机的侵害。应选择发电机型的氧化锌避雷器，正确选型为HY5WD- 13.5/31型的避雷器，⽽电站型的避雷器型号为HY5WZ-17/45。两种10 kV氧化锌避雷器
参数见表1。
从表1可看出：变电站⽤避雷器⽐发电机⽤避雷器额定电压⾼出3.5 kV，持续运⾏电压⾼出3.5 kV，直流1 mA参考电压⾼出
从表1可看出：变电站⽤避雷器⽐发电机⽤避雷器额定电压⾼出3.5 kV，持续运⾏电压⾼出3.5 kV，直流1 mA参考电压⾼出5.4 kV，残压⾼出14 kV。⽽额定电压为10.5 kV的发电机，出⼚冲击耐压估算值为34kV(幅值)，所以保护发电机的避雷器相应残压等参数要低。变电站10 kV变压器出⼚冲击耐压值为80kV (幅值)，相应避雷器残压等参数要⼤。因此，两种避雷器不能互换使⽤。当发电机出⼝误装变电站避雷器、发电机遭受过电压时，避雷器动作，将过电压限制在不⼤于45 kV残压下，这⽐发电机专⽤避雷器残压31kV⾼出14kV,45kV避雷器残压突然加在发电机的绝缘上，可能导致发电机的绝缘击穿。
1.3避雷器特性参数选择错误
氧化锌避雷器最重要的参数有3个。⼀个是氧化锌避雷器额定电压、⼀个是氧化锌避雷器标称残压、⼀个是氧化锌避雷器标称放电电流。下⾯以HY5WZ-17/45型为例来说明。
1.3.1 氧化锌进雷器的额定电压
指允许加在避雷器两端间的最⼤⼯频电压的有效值，是在60C温度下注⼈规定能量后能耐受额定电压10s，随后在持续运⾏电压下耐受30 min，能保持热稳定，不发⽣热击穿HY5WZ-17/45型号中的17表⽰额定电压，可以简单地将其理解为过电压有效值达到17 kV左右氧化锌避雷器就会开始⼯作。这个参数不能过低，否则容易导致氧化锌避雷器负担过重烧毁。氧化锌避雷器的主要任务是保以表2为例，选型时若避雷器的额定电压选择较⾼，则其允许的持续运⾏电压就⾼，标称电流下的残压也随之提⾼，保护裕度就会减⼩，对被保护设备的绝缘所受的电应⼒就会增⼤。如：系统标称电压为6kV，选择HY5WZ-17/45型避雷器，持续运⾏电压为13.6kV，标称电流下的残压为45kV，则对被保护设备的绝缘要求很⾼；反之，若避雷器的额定电压选择得较低，则其允许的持续运⾏电压就低，标称电流下的残压也随之降低，保护裕度就会增⼤，但有可能带来安全事故。如选择HY5WZ -7.6/27型避雷器，持续运⾏电压为4.0kV，标称电流下的残压为27 kV，则对被保护设备的绝缘要求降低，但持续运⾏电压4 kV≤1.99x6x1.15/V3 =7.9 kV (按暂时过电压最严重情况，即单相接地与甩负荷同时发⽣考虑)，
橡胶补强剂所以对避雷器安全运⾏构成威胁。因此，氧化锌避雷器选型时应根据保护设备类型、系统电压等级、持续运⾏电压、故障切除时间、运⾏时过电压幅值等情况，选择最佳的避雷器额定电压值，以取得较⼤的保护裕度。根据同煤集团供电系统电压等级和保护设备的不同情况，笔者给出氧化锌避雷器额定电压的选择建议(见表3)，提供同⾏参考。
1.3.2 氧化锌进雷器的标称践压
HY5WZ-17/45型号中的45表⽰雷电标称残压，可以简单地将其理解为出现最严重雷击的时候，避雷器⾄少可以把过电压峰值限制在45 kV以下。这个参数实际上是避雷器最重要的参数，因为整个系统绝缘配合的基础就在这⾥(注意残压与被保护设备绝缘⽔平的配合)。我们不断地说降低残压好，就是因为降低了避雷器残压，也就等于提⾼了系统所有⾼压电器
的安全裕度。但是降低残压受到氧化锌电阻⽚本⾝性能的限制，是有底限的。有问隙氧化锌避雷器虽然可以进⼀步降低残压，但是同样不是⽆限降低，同样存在⼀个底限。
1.3.3 氧化锋进雷器标称放电电流
HY5WZ-17/45型号中的5表⽰标称放电电流。
清理平台标称放电电流是⽤来划分避雷器等级的波形8/20µ8的雷电冲击电流峰值，⽆间隙氧化锌避雷器按远⽅
雷电侵⼈波的概率统计及变电站的重要性，⼀般可按表4选择。
2避雷器的使⽤管理
阐述氧化锌避雷器的选型误区是提醒相关⼈员在选型时应详细提供安装地点的环境条件、被保护的对象等资料，以避免因选型不当⽽发⽣事故。要在做到正确选型的同时，还应加强相关⽅⾯的管理措施。
智能卡服务①选择有先进的⼯艺设备和完善的检测⼿段的⽣产⼚，从⽽保证所选⽤的氧化锌避雷器具有⾼的抗⽼化、耐冲击性能，才能提⾼产品的运⾏安全可靠性。
②在氧化锌避雷器使⽤前，应该对其有关技术参数进⾏测量，以确保氧化锌避雷器安装质量。
③氧化锌避雷器安装后必须提供良好的接地装置，使雷电流迅速流向⼤地。
④每年雷⾬季节来临前，要及时对氧化锌避雷器做预防性试验。
⑤加强电⽹谐波的治理⼒度，在有谐波源的母线段增设动态⽆功补偿和滤波装置，以使电⽹的⾼次谐波值控制在国家标准允许范围内。
使⽤单位只要正确选择氧化锌避雷器的型号，加强对氧化锌避雷器的全过程质量管理，实⾏规范化的设备定期检修，丰富氧化锌避雷器的试验⼿段，提⾼运⾏⼈员的业务能⼒等，氧化锌避雷器才能发挥出优良的保护作⽤，从⽽确保氧化锌避雷器在电⽹上安全可靠地运⾏。
⼀种氧化锌避雷器的现状实时监测系统
氧化锌避雷器状态监测系统，包括服务器PC机单元和不少于⼀个现场监测单元两部分；每个现场监测单元⼜由时钟同步模块、微控制器模块、数据采样处理转换模块、泄漏电流采集模块依序连接组成；其中数据采样处理转换模块还分别与电压采集模块、冲击电流采集模块连接；微控制器模块还与⽆线通信模块连接。本新型监测系统除了对泄漏电流进⾏监测外，还对冲击电流进⾏动态监测，测试结果准确可靠，测试过程简单，周期短，能提供氧化锌避雷器运⾏性能的具体数据，具有较好的实⽤价值。
1.氧化锌避雷器状态监测系统，其特征是，它包括以下两部分：服务器PC机单元和不少于⼀个现场监测单元；每个现场监测单元⼜由时钟同步模块.微控制器模块、数据采样处理转换模块、泄漏电流采集模块依序连接组成；其中数据采样处理转换模块还分别与电压采集模块、冲击电流采集模块连接；微控制器模块还与⽆线通信模块连接。
2.氧化锌避雷器状态监测系统微控制器模块采⽤TI公司DSP芯⽚TMS320LF2407。电压采集模块取样
的是电压互感器⼆次侧的电压测量端⼦信号，有两种结构,⼀种为通过导线直接从电压互感器⼆次侧端⼦箱内将电压传送给现场监测单元；另⼀种为通过其内部控制器将PT⼆次侧的电压信号进⾏采样，并通过⽆线传输⽅式传送⾄现场监测单元。
内部控制器采⽤8位单⽚机。泄漏电流采集模块使⽤超微晶做铁芯，采取有源电⼦电路⽹络与副边绕组直接相连，构成⾃适应动态零磁通调整回路，将传感器以穿⼼⽅式直接安装于运⾏设备的末屏接地线上。冲击电流采集模块采⽤穿⼼结构，采⽤罗格夫斯基线圈结构，设置有屏蔽盒，且出线的两个接⼝从同⼀端⼝出来。⽆线通信模块采⽤GPRS或3G的通信模块。时钟同步模块接收GPS的时钟信号。
技术领域
本技术属于⾼压⼀次设备性能监测技术领域，涉及⼀种氧化锌避雷器状态监测⽅法和系统。
背景技术
避雷器是保证电⼒系统安全运⾏的重要保护设备之⼀，主要⽤于限制由线路传来的雷电过电压或由操作引起的内部过电压。
氧化锌避雷器具有优异的⾮线性伏安特性、体积⼩、重量轻、通流容量⼤等优点，采⽤它能显著降低被保护电⼒设备的绝缘涉及⽔平，明显降低设备投资，提⾼供电可靠性等，但在使⽤过程中因长期承
受⼯频电压、冲击电压和各种外部环境因素影响，趋于⽼化，其绝缘性能遭到破坏，致使氧化锌避雷器失去作⽤⽽引起电⼒设备热崩溃，甚⾄发⽣爆炸。因⽽为确保避雷器正常发挥作⽤有必要对其性能进⾏定期检测。氧化锌避雷器阻性电流的量值通常占全电流的10%~20%，即使阻性电流增长了100%，但反映到全电流上可能只有5%的变化。再者，受潮引起的增长与劣化引起的增长，仅仅依靠全电流的峰值变化是不可能准确判断的。氧化锌避雷器在线监测系统反映的是氧化锌避雷器正常运⾏时的阻性基波电流及1.3、5次谐波电流，因⽽能真实监测氧化锌避雷器的运⾏状态,⽽且通过对⼀些已安装的监测系统分析，确实能有效检测出多起绝缘缺陷，深得⽤户的信赖。但⽬前⼤多数氧化锌避雷器状态监测系统⼤多没有分析动作电流的⼤⼩, 且对时准确度也不是很⾼。氧化锌避雷器动作电流的⼤⼩直接关系到氧化锌避雷器的运⾏状态。传统的计数器只能反映超过100A 以上电流的动作次数,⽆法区分超过氧化锌避雷器额定通流容量的动作次数，⽽实际中，氧化锌避雷器耐受额定通流容量的动作电流次数是有限的，国标GB11032-2000《交流⽆间隙⾦属氧化物避雷器》中规定：试品应能耐受20次峰值等于避雷器标称额定放电电流⽽波形为8/20的雷电冲击电流试验。因此氧化锌避雷器运⾏中如果超过额定通流容量的次数超过20次，其次数已超过国家标准要求，设备性能和运⾏状态需进⾏认真评估。
集模块取样的是电压互感器⼆次侧的电压测量端⼦信号，有两种结构,⼀种为通过导线直
接从电压互感器⼆次侧端⼦箱内将电压传送给现场监测单元；另⼀种为通过其内部控制器
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议