避雷器基础,避雷器基础图纸

('1、避雷器的工作原理它是尖端放电原理。内部是互不接触的多个锯齿状的金属片。当电压足够高的时候，就产生尖端放电。雷电就通过导线传入大地。2、避雷器的作用它是用来保护电力系统中各种电器设备免受雷电过电压、操作过电压、工频暂态过电压冲击而损坏的一个电器。避雷器的类型主要有保护间隙、阀型避雷器和氧化锌避雷器。保护间隙主要用于限制大气过电压，一般用于配电系统、线路和变电所进线段保护。阀型避雷器与氧化锌避雷器用于变电所和发电厂的保护，在500KV及以下系统主要用于限制大气过电压，在超高压系统中还将用来限制内过电压或作内过电压的后备保护。能释放雷电或兼能释放电力系统操作过电压能量，保护电工设备免受瞬时过电压危害，又能截断续流，不致引起系统接地短路的电器装置。避雷器通常接于带电导线与地之间，与被保护设备并联。当过电压值达到规定的动作电压时，避雷器立即动作，流过电荷，限制过电压幅值，保护设备绝缘；电压值正常后，避雷器又迅速恢复原状，以保证系统正常供电。氧化锌避雷器主要用于保护6kV电压等级的开关柜、变压器、箱式变、电缆头、柱上油开关等配电设备免受操作过电压和大气过电压的损坏。3、避雷器的分类基本上分三大类型：①电源避雷器（安装时主要是并联方式，也串联方式），按电压的不同，分220V的单相电源避雷器和380V的三相电源避雷器。②信号型避雷器，多数用于计算机网络、通信系统上，安装的方式是串联。③天馈线避雷器，它适用于有发射机天线系统和接收无线电信号设备系统，连接方式也是串联。最原始的避雷器是羊角形间隙，出现于19世纪末期，用于架空输电线路，防止雷击损坏设备绝缘而造成停电，故称“避雷器”。20世纪20年代，出现了铝避雷器，氧化膜避雷器和丸式避雷器。30年代出现了管式避雷器。50年代出现了碳化硅避雷器。70年代又出现了金属氧化物避雷器。现代高压避雷器，不仅用于限制电力系统中因雷电引起的过电压，也用于限制因系统操作产生的过电压。避雷器有管式和阀式两大类。阀式避雷器分为碳化硅阀式避雷器和金属氧化物避雷器(又称氧化锌避雷器)。在额定电压下，流过氧化锌避雷器阀片的电流仅为10-5A以下，相当于绝缘体。因此，它可以不用火花间隙来隔离工作电压与阀片。当作用电压降到动作电压以下时，阀片自动终止“导通”状态，恢复绝缘状态，因此，整个过程不存在电弧燃烧与熄灭的问题。氧化锌避雷器是目前先进的过电压保护器。由于其核心元件采用氧化锌电阻片，与传统碳化硅避雷器相比，改善了避雷器的伏安特性，相对提高了输变电设备的绝缘水平。氧化锌ZnO避雷器是七十年代发展起来的一种新型避雷器，它主要由氧化锌压敏电阻构成。每一块压敏电阻从制成时就有它的一定开关电压（叫压敏电阻），在正常的工作电压下（即小于压敏电压）压敏电阻值很大，相当于绝缘状态，但在冲击电压作用下（大于压敏电压），压敏电阻呈低值被击穿，相当于短路状态。然而压敏电阻被击状态，是可以恢复的；当高于压敏电压的电压撤销后，它又恢复了高阻状态。因此，在电力线上如安装氧化锌避雷器后，当雷击时，雷电波的高电压使压敏电阻击穿，雷电流通过压敏电阻流入大地，使电源线上的电压控制在安全范围内，从而保护了电器设备的安全。当避雷器在正常工作电压下，流过避雷器的电流仅有微安级，当遭受过电压时，由于氧化锌电阻片的非线性，流过避雷器的电流瞬间达数千安培，避雷器处于导通状态，释放过电压能量，从而有效地限制了过电压对输变电设备的侵害。在金属氧化锌避雷器上的电压超过定值（起动电压）时，阀片“导通”将大电流通过阀片泄入地中，此时其残压不会超过被保护设备的耐压，达到了保护目地。氧化锌阀片是以ZnO为基体,添加少量的Bi2O3、MnO2、Sb2O3、Co3O3、Cr2O3等制成的非线性电阻体，具有比碳化硅好得多的非线性伏安特性，在持续工作电压下仅流过微安级的泄漏电流，动作后无续流。因此金属氧化锌避雷器不需要火花间隙，从而使结构简化，并具有动作响应快、耐多重雷电过电压或操作过电压作用、能量吸收能力大、耐污秽性能好等优点。由于金属氧化锌避雷器保护性能优于碳化硅避雷器，已在逐步取代碳化硅避雷器，广泛用于交、直流系统，保护发电、变电设备的绝缘，尤其适合于中性点有效接地(见电力系统中性点接地方式)的110千伏及以上电网。管式避雷器其结构原理见图。内间隙（又称灭弧间隙）置于产气材料制成的灭弧管内，外间隙将管子与电网隔开。雷电过电压使内外间隙放电，内间隙电弧高温使产气材料产生气体，管内气压迅速增加，高压气体从喷口喷出灭弧。管式避雷器具有较大的冲击通流能力，可用在雷电流幅值很大的地方。但管式避雷器放电电压较高且分散性大，动作时产生截波，保护性能较差。主要用于变电所发电厂的进线保护和线路绝缘弱点的保护。4、避雷器的结构及特性4.1阀型避雷器4.1.1开放式间隙避雷器间隙避雷器的工作原理：基于电弧放电技术，当电极间的电压达到一定程度时，击穿空气电弧在电极上进行爬电。优点：放电能力强，通流量大（可以达到100KA）漏电流小热稳定性好缺点：残压高，反映时间慢，存在续流工艺特点：由于金属电极在放电时承受较大电流，所以容易造成金属的升华，使放电腔内形成金属镀膜影响避雷器的启动和正常使用。放电电极的生产主要还是集中在国外一些避雷器生产企业，，电极的主要成分是钨金属的合金。工程应用：该种结构的避雷器主要应用在电源系统做B级避雷器使用。但由于避雷器自身的原因容易引起火灾，避雷器动作后（飞出）脱离配电盘等事故。根据型号的不同适合与各种配电制式。工程安装时一定要考虑安装距离，避免引起不必要的损失和事故。4.1.2密闭式间隙避雷器现在国内市场有一种多层石墨间隙避雷器，这种避雷器主要利用的是多层间隙连续放电，每层放电间隙相互绝缘，这种叠层技术不仅解决了续流问题而且是逐层放电，无形中增大了产品自身的通流能力。优点：放电电流大测试最大50KA（实际测量值）漏电流小无续流无电弧外泻热稳定性好缺点：残压高，反映时间慢工艺特点：石墨为主要材料，产品内采用全铜包被解决了避雷器在放电时的散热问题，不存在后续电流问题，最大的特点是没有电弧的产生，且残压与开放式间隙避雷器比较要低很多。工程应用：该种避雷器应用在各种B、C类场合，与开放式间隙比较不用考虑电弧问题。根据型号的不同该种产品适合与各种配电制式。4.2放电管类避雷器4.2.1开放式放电管避雷器开放式放电管避雷器，实质与开放式间隙避雷器是一样的产品，都属于空气放电器。但是与间隙放电器比较它的通流能力就降了一个等级。优点：体积小通流能力强（10-15KA）漏电流小无电弧喷泻缺点：残压较高有续流产品一致性差（启动电压、残压）反映时间慢4.2.2密闭式气体放电管密闭式气体放电管也叫惰性气体放电管，主要是内部充盈了惰性气体，放电方式是气体放电，靠击穿气体来起到一次性泻放电流的目的。一般有2极和3极两种结构。外型与上图相似。优点：体积小（气体管可以很小）通流量大无电弧缺点：产品一致性差（启动电压、残压）有续流残压较高工艺特点：空气放电管还是属于开放式产品，在工作时不保证绝对没有点火花从排压孔喷出，气体放电管是密封结构，一般有2极和3极良种结构形式，一般3极有热保护装置（短路装置），在放电管工作时温度超过了一定范围，短路装置启动使放电管整体导通。防止温度过高造成放电管内气压生高器件爆裂工程应用：一般空气放电管现在很少应用，而气体放电管现在被广泛的应用在信号防雷器上。型号的不同也有在电源避雷器上使用。4.3氧化锌电阻类避雷器4.3.1单片压敏电阻避雷器单片压敏电阻避雷器是80年代有日本最先发明使用。直到现在，单片敏电阻的使用率也是避雷器中最高的。压敏电阻避雷器的工作原理是利用了压敏电阻的非线性特点。当电压没有波动时氧化锌呈高阻态，当电压出现波动达到压敏电阻的启动电压时压敏电阻迅速呈现低阻态，将电压限制在一定范围内。4.3.2多片压敏电阻避雷器由于单片压敏电阻的通流量一直不够理想（一般单片压敏电阻最大放电电流在20KA\\8/20uS）,在这种前提下多片组合压敏电阻避雷器产生，多片压敏电阻组合避雷器主要是解决了单片压敏电阻的通流量较小，不能满足B级场合的使用。多片压敏电阻的产生从根本上解决了压敏电阻通流量的问题。优点：通流容量大，残压较低，反应时间较快（≤25ns），无跟随电流（续流）缺点：漏电流较大，老化速度快。热稳定一般工艺特点：多数采用积木结构。工程应用：根据结构不同，压敏电阻避雷器广泛的应用在B、C、D级以及信号避雷器。但是应解决的问题是工程中有个别产品存在燃烧现象，所以在产品选型时应注意厂家使用的外壳材料。4.4抑制二极管类防雷器抑制二极管类防雷产品主要是网络等信号避雷产品中大量的应用，主要采用的器件有PKE（雪崩管）等系列等产品。工作原理是基于PN结反向击穿保护。优点：残压低动作精度高反应时间快无续流体积小缺点：通流量小4.5压敏电阻/气体放电管组合类4.5.1简单组合避雷器组合式避雷器典型结构是N-PE结构形式，这种避雷器与单一结构的避雷器相比，综合了两种不同产品的优点，而减少了单一器件的缺点。优点：通流量大反应时间快缺点：残压相对较高工程应用：仅在N-PE制式使用的避雷器，适合电压波动率较大地区使用。4.5.2复杂型组合式避雷器这种避雷器充分发挥各种元器件的优点，再结构上一般使用数量较多的压敏电阻和气体放电管。这种结构的避雷器一般具有较高的通流能力，且残压较低行业内也称这种结构的避雷器为一体化避雷器。优点：通流量大反映时间快残压低无续流热稳定性好缺点：无声音报警无计数器工艺特点：一体化避雷器的电路结构紧凑，充分发挥了氧化锌电阻反映时间快的特点，有结合了气体放电管具有较高通流能力的优点。在电路上避雷器使用了较多的氧化锌电阻来提高整体避雷器的通流能力，用气体放电管作为备用放电通道。基于这种完善的电路结构使避雷器的使用寿命大大提高。工程应用：一体化避雷器根据型号的不同广泛应用与B、C、D各种安装环境。由于是一体化设计，所以更适合在不具备安装距离的场合使用。（IEC规定B、C、D模块化避雷器三级间的最短距离在10M以上）4.6碳化硅避雷器（阀式避雷器）碳化硅避雷器主要应用于高压电力防雷，目前仍是电力系统使用率较高的电力防雷产品。碳化硅避雷器其基本工作元件是叠装于密封瓷套内的火花间隙和碳化硅阀片（电压等级高的避雷器产品具有多节瓷套）。火花间隙的主要作用是平时将阀片与带电导体隔离，在过电压时放电和切断电源供给的续流。碳化硅避雷器的火花间隙由许多间隙串联组成，放电分散性小，伏秒特性平坦，灭弧性能好。碳化硅阀片是以电工碳化硅为主体，与结合剂混合后，经压形、烧结而成的非线性电阻体，呈圆饼状。碳化硅阀片的主要作用是吸收过电压能量，利用其电阻的非线性（高电压大电流下电阻值大幅度下降）限制放电电流通过自身的压降（称残压）和限制续流幅值，与火花间隙协同作用熄灭续流电弧。碳化硅避雷器按结构不同，又分为普通阀式和磁吹阀式两类。后者利用磁场驱动电弧来提高灭弧性能从而具有更好的保护性能。碳化硅避雷器保护性能好，广泛用于交、直流系统，保护发电、变电设备的绝缘。5、避雷器在运行中出现的异常情况5.1、避雷器内部受潮避雷器内部受潮的征象是绝缘电阻低于2500MΩ，工频放电电压下降。避雷器内部受潮的原因可能为：①顶部的紧固螺母松动，引起漏水或瓷套顶部密封用螺栓的垫圈未焊死，在密封垫圈老化开裂后，潮气和水分沿螺钉缝渗入内腔。②底部密封试验的小孔未焊牢、堵死。③瓷套破裂，有砂眼，裙边胶合处有裂缝等易于进入潮气及水分。④橡胶垫圈使用日久，老化变脆而开裂，失去密封作用。⑤底部压紧用的扇形铁片未塞紧，使底板松动，底部密封橡胶垫圈位置不正，造成空隙而渗入潮气。⑥瓷套与法兰胶合处不平整或瓷套有裂纹。5.2、避雷器运行中发生爆炸的原因避雷器运行中发生爆炸的事故是经常发生的。爆炸的原因可能是：①中性点不接地系统中发生单相接地。使非故障相对地电压升高到线电压，即使避雷器所承受的电压小于其工频放电电压，而在持续时间较长的过电压作用下，仍可能会引起爆炸。②电力系统发生铁磁谐振过电压，使避雷器放电，从而烧坏其内部元件而引起爆炸。③线路受雷击时。避雷器正常动作。由于本身火花间隙灭弧性能差，当间隙承受不住恢复电压而击穿时，使电弧重燃，工频续流将再度出现，重燃阀片烧坏电阻，引起避雷器爆炸；或由于避雷器阀片电阻不合格，残压虽然降低，但续流却增大，间隙不能灭弧而引起爆炸。④避雷器密封垫圈与水泥接合处松动或有裂纹，密封不良而引起爆炸。6、针对以上的异常情况我们需要对避雷器的运行情况进行监测湿度、位移、压力、温度',)