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地凯防雷:避雷器的电气特性

1.额定电压

我国习惯把安装避雷器的系统额定电压称为避雷器的额定电压,但根据国际电工委员会(IEC)和很多国家的术语规定,避雷器的额定电压是指避雷器两端允许施加的最高工频电压有效值,相当于下面所述的灭弧电压。为了与国际通用术语取得一致,现在趋向于把前者称为系统额定电压,而把后者称为避雷器额定电压。


2.灭弧电压

避雷器的灭弧电压是指避雷器能够保证可靠熄灭工频续流电弧的条件下,允许加在避雷器上的最高工频电压。灭弧电压应大于避雷器工作母线上可能出现的最高工频电压,否则避雷器可能因为不能灭弧而爆炸。这个最高工频电压不能仅按正常工作时的相电压考虑,而应考虑到电网在发生单相接地时非故障相的电压升高,正好该相的避雷器在这时动作的情况。因此单相接地时非故障相的电压升高就成为可能出现的最高工频电压,避雷器的灭弧电压应当高于这个数值。

发生单相接地故障时非故障相的电压,在中性点直接接地系统中可达工作线电压的80%,在中性点不接地系统和经消弧线圈接地的系统分别可达工作线电压的110%和100%。所以选用避雷器时,对110kV及以上的中性点直接接地系统,灭弧电压取系统最大工作线电压的80%。对35kV (60kV)及以下的中性点不接地系统和经消弧线圈接地的系统,则分别取系统最大工作线电压的110%和100%


3.冲击放电电压和残压

这是说明避雷器保护性能的两个特性参数,它们越小,允许被保护设备的绝缘水平越低。

冲击放电电压:在标准冲击波作用下避雷器的放电电压。

残压:避雷器动作后,有雷电流通过时,避雷器本身的电压。由于在变电所中通过避雷器的雷电流通常受到进线段波阻抗的限制,一般不会超过5kA;因此对较低电压等级的避雷器,都是按波形1.2/50μs,幅值为5kA的冲击电流来测量残压,并表示为UC5,其冲击放电电压与5kA下的残压相同。对于330kV及以上的超高压系统,由于可能出现较大的雷电流,同时保护的要求也更高,因此用10kA的冲击电流来测量残压。考虑绝缘配合时就以这些数据为基础。


4.工频放电电压

工频放电电压是指在工频电压作用下避雷器的放电电压。对避雷器的工频放电电压要规定上限和下限,当避雷器的结构一定时,冲击系数β为一定值。由于在例行试验中只做工频放电试验而不做冲击放电试验,因此规定工频放电电压的上限是必要的。普通阀型避雷器由于通流容量有限,不允许在内部过电压作用下动作,因此必须规定其工频放电电压的下限。工频放电电压的下限应高于系统可能出现的内部过电压值。35kV (60kV)及以下系统取3.5倍相电压,10kV及以上系统取3.0倍相电压。此外,当避雷器间隙的结构和切断的续流值一定时,工频放电电压和灭弧电压有一定的比例关系(称为切断比);因此,工频放电电压过低就意味着灭弧电压过低,会导致不能可靠灭弧的后果。


可以看出,上述避雷器各个基本电气特性参数之间具有一定联系。在各个参数中,灭弧电压应当按照避雷器的工作条件来确定,不能随意选择。避雷器的主要结构,包括间隙和阀片的数目,则要根据灭弧电压来决定。因为每个间隙的灭弧电压和能切断的续流是一定的,灭弧电压增加,间隙数也要增加,同时要把续流限制到一定值,阀片的数目也要随之增加。这样,避雷器的冲击放电电压和残压也就随着确定了。避雷器的残压与灭弧电压之比通常称为保护比,可用以比较不同类型的避雷器的保护性能。保护比越小,说明在一定的灭弧电压下残压越低,显然其保护性能越好。普通阀型避雷器的保护比约为2.3~9.5,磁吹避雷器的保护比约为1.7~1.8。在避雷器类型及保护比不变的情况下,中性点直接接地系统由于可以使用灭弧电压较低的避雷器,所以有较好的保护性能。


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