概述
閥式避雷器是用來保護髮、變電設備的主要元件。在有較高幅值的雷電波侵入被保護裝置時,避雷器中的間隙首先放電,限制了電氣設備上的過電壓幅值。在泄放雷電流的過程中,由於碳化矽閥片的非線性電阻值大大減小,又使避雷器上的殘壓限制在設備絕緣水平下。雷電波過後,放電間隙恢復碳化矽閥片非線性電阻值又大大增加,自動地將工頻電流切斷,保護了電氣設備。
在正常電壓下,非線性電阻阻值很大,而在
過電壓時,其阻值又很小,避雷器正是利用非線性電阻這一特性而防雷的:在
雷電波侵入時,由於電壓很高(即發生過電壓),間隙被擊穿,而非線性電阻阻值很小,雷電流便迅速進入大地,從而防止雷電波的侵入。當過電壓消失之後,非線性電阻阻值很大,間隙又恢復為
斷路狀態。隨時準備阻止雷電波的入侵。
閥式避雷器分為碳化矽避雷器和金屬氧化物避雷器(又稱氧化鋅避雷器)。管式避雷器主要用於變電所、發電廠的進線保護和線路絕緣弱點的保護。
碳化矽避雷器廣泛套用於交、直流系統,保護髮電、變電設備的絕緣。氧化鋅避雷器由於保護性能優於碳化矽避雷器,正在逐步取代後者,廣泛套用於交、直流系統,保護髮電、變電設備的絕緣,尤其適用於中性點有效接地的110千伏及以上電網。
結構及原理
閥型避雷器是電力系統變~配電裝置防雷保護中常用的防雷保護裝置,閥型避雷器由串聯的火花間隙~串聯的閥片電阻和1個瓷套以及上下端螺栓組成。火花間隙能在遇到過電壓時被擊穿放電,在正常運行的工頻電壓下起著將電源與閥型電阻相互隔斷的作用。閥型電阻片是用特種碳化矽製成的餅狀元件,其電阻隨著通過電流的不同而在很大範圍內變化,當承受工頻電壓時,它是一個高電阻,類似關閉的閥門,使工頻電流很難通過;當受到高頻電壓衝擊時,它又變成一個低值電阻,類似閥門開啟,使衝擊電流很容易通過;雷電流過去後,工頻電流又使閥型電阻片呈現很高的電阻,類似閥門被關閉,此時,火花間隙迅速阻斷電流。
特性參數
(1)額定電壓。指避雷器正常工作的電網額定電壓。而避雷器實際工作的電壓,為電網的相電壓。 (2)滅弧電壓。在保證切斷工頻續流的條件下,允許加在避雷器上的最高工頻電壓。3~10kV的閥式避雷器,規定其滅弧電壓為電網最高工作電壓的110%。
(3)工頻放電電壓。指加在避雷器兩端,使其放電的最小工頻電壓。工頻放電電壓有上限和下限之分。工頻放電的電壓上限不能太高,否則衝擊放電電壓也會相應升高,這就會影響避雷器的保護性能。工頻放電電壓下限不能過低,否則滅弧電壓也會相應降低。
(4)衝擊放電電壓。指預放電時間為1.5~20μs的衝擊放電電壓。
(5)殘壓。即殘餘電壓,指衝擊雷電流流過避雷器所造成的電壓降。高壓避雷器的衝擊電流取5kA為標準,波形10/20μs,低壓避雷器以3kV的殘壓值為標準。
避雷器在製造設計時就考慮到使用時對被保護電氣設備的絕緣配合問題,故只要能正確選擇避雷器的型號,就可以不驗算其參數和保護特性。
故障及處理
對於閥型避雷器在運行中常發生的異常現象和故障,應進行細緻的分析判斷,並及時採取措施進行處理。
(1)天氣晴好時發現避雷器絕緣套管有裂紋,應立即將故障相避雷器退出運行,更換合格的避雷器。雷雨中發現絕緣套管有裂紋,應維持其運行,待雷雨過後再進行處理。若因避雷器絕緣套管裂紋而造成閃絡,但未引起系統接地時,在可能條件下應將故障相避雷器停用。
(2)避雷器內部異常或絕緣套管炸裂。這種現象可能會引起系統接地故障。處理時,檢修人員不得靠近避雷器,可用斷路器或人工接地轉移的方法,斷開故障避雷器。
(3)避雷器在運行中突然爆炸。這種情況下,若尚未造成系統永久性接地,可在雷雨過後,斷開故障相的隔離開關將避雷器停用,並及時更換合格的避雷器。若爆炸後已引起系統永久性接地,則禁止使用操作隔離開關來停用故障的避雷器。
(4)避雷器動作指示器內部燒黑或燒毀,接地引下線連線點燒斷,避雷器閥片電阻失效,火花間隙滅弧特性變壞。工頻續流增大,若有以上這些異常現象,應及時對避雷器做電氣試驗或解體檢查。
巡視與檢查
(1)檢查避雷器絕緣套管表面情況。在日常運行中,應檢查避雷器的絕緣套管表面的污穢狀況,因為當絕緣套管表面污穢嚴重時,將使電壓分布很不均勻。在有並聯分路電阻的避雷器中,當其中一個元件的電壓分布增大時,通過其並聯電阻中的電流將顯著增大,則可能燒壞並聯電阻而引起故障。此外,也可能影響閥型避雷器的滅弧性能,降低避雷器的保護特性。因此,當避雷器絕緣套管表面嚴重污穢時,必須及時清拭。
(2)檢查避雷器的引線及接地引下線有無燒傷和斷股現象以及放電記錄器是否燒壞。通過這方面的檢查,最容易發現避雷器的隱性缺陷。如避雷器內部閥片存在缺陷或不能滅弧時,則通過工頻續流的幅值和時問都會增大,那么,接地引下線的連線點上會產生燒傷痕跡,或使放電記錄器內部燒黑或燒壞。當發現上述情況時,應立即設法斷開避雷器,進行詳細的電氣檢查,以免發生事故。
(3)檢查避雷器上端引線處巒封是否良好。避雷器密封不良會進水受潮,易引起事故,因而應檢查絕緣套管與法蘭連線處的水泥接合縫是否嚴密。對10kV閥型避雷器,上引線處可加裝防水罩,以免雨水滲入。
(4)檢查避雷器與被保護電氣設備之間的電氣距離是否符合要求。避雷器應儘量靠近被保護的電氣設備。
(5)避雷器在雷雨後應檢查放電記錄器的動作情況,表面有無閃絡放電痕跡,引線及接地引下線是否鬆動,避雷器本體是否有擺動等。
(6)檢查泄漏電流,工頻放電電壓超出標準值時,應進行檢修和試驗;放電記錄器動作次數過多時,應進行檢修;絕緣套管及水泥接合處有裂紋,法蘭盤或橡皮墊有脫落時,應進行檢修。