避雷器和保护间隙
线路避雷器带间隙的保护原理及优点 (图文) 民熔
线路避雷器一、定义带间隙线路避雷器：由复合外套金属氧化物避雷器本体与外穿联间隙串联成的线路避雷器。
二、外串联间隙：带间隙线路避雷器的一部分,与避雷器本体串联组成带间隙线路避雷器，串联间隙的主要目的就是使氧化锌避雷器本体与系统电压隔离。
间隙分为带支撑件间隙和不带支撑件间隙(不带支撑件间隙也称为纯空气间隙)。
带支撑件间隙由两个分别固定在复合绝缘支撑件（用于固定外串联间隙电极,其材料为复合绝缘材料,是带支撑件间隙线路避雷器外串联间隙的一部分,简称支撑件。
）两端的电极组成。
纯空气间隙由两个电极组成,通常一个电极固定在避雷器本体,高压端.另一个电极固定在输电线路导线上或绝缘子串高压端。
外穿间隙分为支撑件间隙和不带支撑件间隙对应,带间隙线路避雷器分为带支撑件间隙线路避雷器和纯空气间隙线路避雷器。
纯空气间隙线路避雷器的主要优点是：结构紧凑、长度短、重量轻、运行可靠性高即使避雷器故障，间隙依然可以起到隔离作用、寿命长。
缺点是空气间隙避雷器在大风作用下，间隙距离会发生变化，电极形状必须制作成弧形.这种避雷器现场安装前需依据杆塔结构设计相应附件(加装支架且应沿导线方向伸出),安装现场还需精细调整间隙才能满足间隙距离的要求，对安装要求较高且在耐张塔和特殊塔形安装非常困难，纯空气间隙避雷器在耐张塔上不便安装。
带支架间隙线路避雷器的优点是：间隙固定在支架上，间隙距离在产品出厂前已确定，不受风偏的影响，间隙与避雷器本体形成一个整体，可方便地安装在不同角度的杆塔上，无需额外的支撑，安装简单方便。
缺点是：串联间隙支撑承受大部分工作电压，存在老化和使用寿命问题。
一旦支架失效，串联间隙的隔离功能将失效，避雷器本体将直接承受工作电压和各种过电压。
避雷器的整体结构往往比相应的线路绝缘子长，当避雷器与线路绝缘子并联安装时，可能增加安装难度二、带间隙氧化锌避雷器保护原理带间隙氧化锌避雷器与线路高压绝缘子并联,当雷击塔杆或避雷线时,雷电流引起的高电位使线路氧化锌避雷器的串联间隙先动作,降低了塔臂与导线间的电位差,保证绝缘子不再闪络,从而避免线路跳闸停电,在串联间隙动作后,氧化锌避避雷器本体的残余电压不仅限于远低于干绝缘子的闪络电压，而且能在雷电电压后的工频电压下自行熄灭工频电流，保证正常供电。
避雷器的分类及其优缺点
避雷器的分类及其优缺点一、避雷器的分类避雷器按其发展的先后可分为:1.管型避雷器管型避雷器是一个保护间隙, 是最简单的避雷器, 但它能在放电后自行灭弧。
2.阀型避雷器阀型避雷器是将单个放电间隙分成许多短的串联间隙, 同时增加了非线性电阻, 提高了保护性能。
3.磁吹避雷器磁吹避雷器利用了磁吹式火花间隙, 提高了灭弧能力, 同时还具有限制内部过电压能力。
4.氧化锌避雷器氧化锌避雷器利用了氧化锌阀片理想的伏安特性, 非线性极高, 即在高电压时呈低电阻特性, 限制了避雷器上的电压, 在正常工频电压下呈高电阻特性, 具有无间隙、无续流、残压低等优点, 也能限制内部过电压。
二、管型避雷器的缺点1.管子容易受潮, 因而有可能在工作电压下发生沿面闪络, 导致避雷器误动作。
防止办法是在使用时串联一个称作外间隙的空气间隙。
2.熄弧下限电流与电弧接触管壁的紧密程度有关。
由于避雷器多次动作, 材料气化, 内径增大, 管壁变薄, 不能达到铭牌规定的切断数值, 内径增大到原来的120%~125%时便不能再使用。
3.熄弧能力与工频续流的大小有关。
续流太大时产气过多, 管内气压太高, 会使管子炸裂；续流太小时产气太少, 管内气压太低则不足以熄灭电弧。
因此管式避雷器熄灭电弧续流的能力有一定的范围限制。
4.管型避雷器具有外间隙, 受环境的影响大, 故与保护间隙一样, 具有伏秒特性曲线较陡、放电分散性大的缺点, 不易与被保护设备实现合理的绝缘配合。
5.管型避雷器动作后会产生截波, 危及变压器等有线圈设备的绝缘。
6、为了消除振荡所引起的过电压, 在避雷器的放电回路中串联电阻, 电阻越大震荡的可能性越小。
但这样雷电电流通过电阻及间隙又会产生很高的残压, 如果残压大于被保护设备的绝缘强度, 就会使该设备击穿损坏。
因管型避雷器存在上述缺点, 所以它只能用来保护线路的个别绝缘弱点和变电所的进线段。
三、氧化锌避雷器的优点1.结构简单, 造价低廉, 性能稳定。
雷电及防雷保护装置简介
主要用于10kV以下配电网线路的保护，往往与自动重合闸装 置配合使用。
过电压波
保护间隙的伏秒特性
角形保护间隙
0
绝缘上受到的实际电压波形
1－主间隙; 2－辅助间隙 3－绝缘瓷瓶
管式避雷器：
实质上是一只具有较强灭弧能力的保护间隙。伏秒特性陡峭 、动作产生截波、放电分散性大，主要用于输电线路上绝缘 比较薄弱的地方和变电站、发电厂的进线段保护。
旋弧型磁吹间隙：
主要用于FCD系列中 1－永磁铁 2－内电极 3－外电极 4－电弧
灭弧栅型磁吹间隙：主要用于FCZ系列中 1－磁吹线圈 2－辅助间隙 3－主间隙 4－主电极 5－灭弧栅 6－分路电阻 7－阀片电阻
●阀片电阻：SiC阀片和MOV阀片
阀片的非线性伏安特性：
特点：流过小电流时（如工频续流），
1. 原理结构图
瓷套
F—火花间隙 R—非线性阀片电阻
2. 动作过程 3. 主要特性参数 ▼额定电压 ▼冲击放电电压 ▼工频放电电压 ▼灭弧电压 ▼冲击系数 ▼切断比
●残压 ●通流容量 ●保护水平
●保护比
4. 结构特征
●火花间隙：平板间隙和磁吹式间隙
单个平板火花间隙：1－黄铜电极； 2－云母垫圈；3－间隙放电区 普通阀式避雷器的火花间隙由多个这种间隙串联而成
常用计算波形： (1). 双指数波
I
0.5I
0
(2).等值斜角平顶波前 I 0
(3).等值半余弦波前
I 0.5I
0
§8.2 防雷保护装置
防雷保护装置：指能使被保护物体避免雷击， 而引雷于本身，并顺利地泄入大地的装置。
一. 避雷针和避雷线
浅谈间隙零序过流保护的意义
浅谈间隙零序过流保护的意义陈长松仪征化纤动力生产中心摘要：防止主变中性点分级绝缘受到危险的雷电、工频过电压及谐振过电压损坏，采用避雷器、零序保护和间隙保护三者相结合的保护方式，从而提高供电质量的可靠性。
关键字：中性点零序过流保护间隙零序保护避雷器一、间隙零序过流保护作用主变中性点放电间隙和零序保护电流互感器及中性点避雷器三者的作用都是保护变压器中性点绝缘，防止过电压，它们的关系是：１、当中性点刀闸接地时，放电间隙与避雷器均不起作用；２、当中性点刀闸断开后，放电间隙与壁画器有一个互相配合的关系，也就是当中性点电压逐渐升高到一定电压值时放电间隙先击穿，如此时电压降低，则避雷器就无需动作了，如电压继续升高，则避雷器就要动作。
放电间隙的作用就是防止避雷器的频繁动作，以延长避雷器的寿命；３、110KV及以上系统中性点的间隙保护主要是：为了防止过电压。
因为在这种电压等级的设备由于绝缘投资的问题所以都采用分级绝缘，在靠近中性点的地方绝缘等级比较低。
如果发生过电压的话会造成设备损坏，间隙保护可以起到变压器绕组绝缘的作用，当系统出现过电压（大气过电压、操作过电压、谐振过电压、雷击过电压等）时，间隙被击穿时由零序保护动作，间隙未被击穿时有过电压保护动作切除变压器。
二、现场情况目前我公司有两个110kV系统降压站即一总降和二总降。
一总降共有四台主变，分别带10kVⅠ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段，四台主变都是不接地运行方式，只有在停送电的情况下，中性点接地刀闸才合上，正常运行时，中性点刀闸是断开位置。
四台主变没有安装间隙过流保护。
见下图：一总降110kV一次系统图二总降共有两台主变分别带10kＶⅠ、Ⅱ段，两台主变是中性点放电间隙和零序保护电流互感器及中性点避雷器三者相结合的保护方式。
二总降两台主变的一次接线方式见下图二总降就是这两种保护是并存的，如在中性点接地系统中，如果将主变中性点接地刀闸拉开时，主变零序电流保护就不起作用，当线路发生故障时，这时主变间隙零序保护就承担起接地保护的重任。
避雷器的分类
避雷器分类避雷器在被保护设备附近并联。
避雷器击穿电压高于保护装置当过电压波沿线路侵入，超过避雷器放电电压时，避雷器先放电，引入侵入波当入侵波避雷器应能自行恢复绝缘容量，避免工频接地短路事故。
绝缘自恢复能力强它有一条直的伏秒特性曲线有一定流量（一）避雷器的主要类型、特点及应用保护间隙、管式避雷器、阀式避雷器、1.氧化锌避雷器主要用于配电系统、线路、电厂、变电所进线区段的保护和限制,用于220kV及以下系统的变电站、电厂和变压器的保护保护间隙避雷器低成本。
然而，由于放电间隙暴露在空气中，放电特性由于一般保护间隙的电场属于极不均匀电场，所以陡峭，与被保护设备绝缘配合不理想；同时放电时会产生截止波，且有线圈保护间隙的另一个严重缺点是灭弧能力差。
对于间隙动作后的工频连续流会导致断路器跳闸。
为了保护供电安全，常设置自动重合闸装置10kV 以下配电线路。
2.管式避雷器电弧容量低，目前很少使用。
为了提高灭弧能力，研制了管式避雷器管式避雷器有两个串联间隙，一个大另一间隙S1安装在产气管道内，称为内部间隙或灭弧间隙。
连续流量过大，产气量过大，管内气压过高强制灭弧装置优于保护间隙灭弧装置。
但是，由于管式避雷器受环境影响较大，V-s特性曲线较陡，放电分散性大，与保护间隙一样与被保护设备不易实现合理的绝缘配合，同时运行后还会产生截止波，不利于变压器因此，目前MOA仅用于输电线路的个别区段的保护，如大跨度和阀式避雷器火花隙和非线性电阻是两个基本元件。
3.间隙与串联非线性电阻常见的阀式避雷器和电磁阀式避雷器有两种。
普通阀式避让有两种级数：FS和FZ；有两种级数：FCD和FCZ。
氧化锌避雷器它是20世纪70年代初出现的一种新型避雷器。
这种避雷器以氧化锌为主要原料，辅以少量能产生非线性特性的金属氧化物，经混合氧化锌阀板密封C-V的V-A特性可分为三个区域，它们具有理想的V-A特性。
因此，它有一系列大流量，无间隙，无连续电流保护，性能优越。
避雷器
屋顶上单支避雷针的保护范围可按45°保护角确定。
错误屋顶上单支避雷针的保护范围可按保护角(60°)确定。
避雷器用来防护高压雷电波侵入变、配电所或其他建筑物内,损坏被保护设备。
正确避雷器与被保护设备(并联)连接。
避雷线的作用原理与避雷针相同,保护范围(较小)。
避雷线在防雷保护中所起的作用是(防直击雷)。
避雷针在地面上的保护半径是1.5倍避雷针总高度。
正确保护间隙是最简单、最经济的防雷设备,它结构十分简单,维护也方便。
？正确下列关于保护间隙特点描述正确的是(容易造成接地短路故障)。
FZ型避雷器残压比FS型避雷器残压低,适合作为发电厂和变电所电气设备的防雷保护。
？正确35~110kV线路电缆进线段为三芯电缆时,避雷器接地端应与电缆金属外皮连接,其末端金属外皮应(直接接地)。
金属氧化物避雷器应（垂直放置）保管。
对于需要频繁投切的高压电容器,为了防止断路器触头弹跳和重击穿引起操作过电压,有时需要并联(金属氧化物避雷器)。
金属氧化物避雷器的特点包括动作迅速、无续流、残压低、通流量大等。
？正确。
金属氧化锌避雷器安装时,接地引下线应尽量(短而直)。
氧化锌避雷器的阀片电阻具有非线性特性,在(电压超过其起动值时),其阻值很小,相当于“导通”状态。
阀型避雷器的阀电阻片具有线性特性。
？错误阀型避雷器阀电阻片具有(非线性)特性。
高压阀型避雷器或低压阀型避雷器都由火花间隙和阀电阻片组成,装在密封的瓷套管内。
正确高压阀型避雷器中串联的火花间隙和阀片少。
错误管型避雷器由(产气管、内部间隙和外部间隙)三部分组成。
普通阀型避雷器由于阀片热容量有限,所以不允许在内部过电压下动作。
正确下列关于阀型避雷器阀电阻片特性描述正确的是(正常电压时阀片电阻很大)。
下列关于高压阀型避雷器特点描述正确的是(串联的火花间隙和阀片多,而且随电压的升高数量增多)。
在过电压作用过去后,阀型避雷器中流过雷电流。
错误在正常情况下,阀型避雷器中(无电流流过)。
避雷器的作用和分类各有哪些
若不满足会出现的后果：
(1)联接组标号(联接组别)不同，则二次电压之间的相位差会很大，在二次回路中产生很大的循环电流，相位差越大，循环电流越大，肯定会烧坏变压器。
(2)一、二次侧额定电压分别不相等，即变比不相等，在二次回路中也会产生循环电流，占据变压器容量，增加损耗。
（2）远后备——在每个被保护元件配置的一套保护中有分别起主保护、后备保护作用的两部分。作为后备保护的部分既可作为该元件主保护拒动的后备，更主要是作为相邻下一元件的断路器或保护拒动的后备。
（3）近后备——在每个被保护元件上都装设分别起主保护和后备保护作用的两套独立保护，近后备作用实现的特点为：首先是“就近”实现，不依靠相邻上一元件处的保护；其次是主保护拒动，由本处的后备保护起作用。断路器拒动则由本站装设的断路器失灵保护（属近后备）动作切除连接在该段母线上的其它断路器。
B、因温度下降或漏油致使油面缓慢低落。
C、因变压器轻微故障而产生少量气体。
D、由于外部穿越性短路电流的影响。
引起重瓦斯保护动作跳闸的原因，可能是由于变压器内部发生严重故障，油面剧烈下降或保护装置二次回路故障，在某种情况下，如检修后油中空气分离得太快，也可能使重瓦斯保护动作于跳闸。
轻瓦斯保护动作时，首先应解除音响信号，并检查瓦斯继电器动作的原因，根据气体分析，进行处理，若是由于带电滤油，加油而引起的，则主变可继续运行。
消弧线圈的作用是什么？
答：是一个具有铁芯（带有间隙）的可调电感线圈。接于变压器中性点与大地之间。其主要作用是当系统发生单相接地时，产生一个与接地（电容）电流方向相反的电感电流，将接地电流补偿成较小的数值或接近于零，以防止电弧重燃，从二有效地降低过电压值。
（2）缺点是：不能实现全线速动，装置本身元件多可靠性较低、接线复杂维护较难。
SPD的分类及参数选择
其实静电感应、电磁感应主要是通过供电 线路破坏设备的，因此对计算机信息系统 的防雷保护首先是合理地加装电源避雷器， 其次是加装信号线路和天馈线避雷器。
智能大楼设备配置中有计算机中心机房、 消防监控、音响、程控交换等机房及机要 设备等很多机房。 除了需要在大楼总电源处加装电源避雷器。 按照标准要求，还必须在0区、1区、2区 分别加装避雷器。 在各设备前端分别要加装电源避雷器,以 最大限度地抑制雷电感应的能量。
主要技术指标
2、放电电流 --I
n
标称放电电流：施加规定波形（8/20μs）和次数（同 一极性5次）放电电流冲击后标称导通电压变化率小于 10%，漏泄电流和限制电压仍在合格范围内的最大的放 电电流幅值。 最大放电电流：施加规定波形（8/20μs）放电电流冲 击1次后不发生实质性损坏，不炸裂，不燃烧的最大的放 电电流幅值，一般最大放电电流＝（1.5~2.5）×标称放 电电流。 注： 放电电流是衡量电源避雷器泄放雷电流能
电力系统氧化锌避雷器 ——用于A级防雷
保护间隙
保护间隙是一种简单的避雷器，按其形状可分为：角型、 棒形、环形和球型等，常用角形保护间隙如图所示。
角型保护间隙1—角型电极 2—主间隙 3-支柱绝缘子 4—辅助间隙 5—电弧的运动方向
作用原理：
当雷电侵入波要危 及它所保护的电气 设备的绝缘时， 间隙首先击穿，工 作母线接地，避免 了被保护设备 上后会形成截波；
熄弧能力低，需配合自动重 合闸使用；
A
峰值电流 Ipeak
in
out
V
限制电压 Doc
t 输入冲击电流 电压开关型SPD 输出限制电压
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变压器中性点接氧化锌避雷器和间隙放电保护 2010-02-11 00:27
普通阀型避雷器是有火花间隙和电阻阀片组成；而氧化锌避雷器无火花间隙，只由氧化锌非线性电阻片组成，由于ZnO电阻片具有优异的非线性伏安特性，可以取消串联的火花间隙，实现避雷器无间隙无续流。
从结构来看，氧化锌避雷器和放电间隙二者原理相同的，都是电压高到一定程度被击穿后对地放电，只不过放电间隙被击穿的是空气，避雷器可以看做是氧化锌电阻被击穿，所以只是介质不同而已，而介质的不同又决定了二者的对地放电能力不同。
避雷器的泄压能力更强一些，但由于避雷器的成本更高，所以我们就想办法在主变中性点过电压不太高时，让放电间隙先动作，在过电压比较高时避雷器开始动作，当然此刻应该是二者同时动作的过程。
因此，可以认为二者的作用是相同的，只是我们人为地调整间隙的大小或者是氧化锌电阻的大小，来使它们动作有一个先后的过程。
我们不能仅依靠二者的名称来决定它们的作用。
避雷器的作用就一定是防雷吗？当然不是，这只是大家的一个习惯叫法而已，因为它可以防止各种过电压。
通过对设备本身结构的了解，可以帮助我们更好地认识到它们的作用。
中性点放电间隙接地与避雷器：主变压器高压绕组采用分级绝缘，中性点绝缘水平偏低。
220KV变压器中性点冲击耐压400KV，工频耐压200KV。
假设变压器不接地运行时，主开关跳闸时有一相未拉开，中性点将长时间耐受一定的稳态电压，暂态电压又会超过工频过电压的允许值，中性点的避雷器可能会在暂态过电压下放电，避雷器的热容量小，在工频过电压冲击下放电后不能灭弧，引起中性点与地之间的最高电压超过中性点耐压值，造成避雷器爆炸。
综前所述，变压器的零序保护不能起作用，故在变压器的中性点装设了放电间隙的接地保护，作为一种比较粗糙的保护，用以保护变压器绝缘。
中性点放电间隙同时也是为了防止其它设备接地时该变压器零位的过度漂移。
避雷器在工频和操作过电压下不应动作，在雷电接地的瞬态过电压下才动作。
在发生中性点不接地系统中，发生单相接地间歇性弧光接地过电压，为了避免避雷器发生击穿爆炸（承受的工频过电压很低，1.3U时间为0.5秒），采用了保护间隙（带有电流互感器），将电流导入大地并及时切除故障线路。
主变中性点装避雷器，主要是在直接接地系统中，主变的中性点的绝缘水平比线端绕组绝缘水平低，此变压器中性点是半绝缘，根据中性点运行方式的不同，当主变中性点不接地时，避雷器能防止过电压损坏变压器中性点的绝缘；对于全绝缘变压器则不需要装设中性点避雷器，如果过电压侵入到变压器上，中性点绝缘和线端绝缘水平一样，则不需要对变压器中性点特别保护，要对线端保护在中性点直接接地的电网中，有部分变压器中性点不接地，在三相侵入雷电波时，中性点电压很高（可达到进线端电压幅值的1.9倍），若中性点绝缘不是按线电压设计，则应在中性点装一只阀型避雷器，以限制中性点过电压幅值，保护中性点绝缘。
主变中性点CT：用以检测单相接地故障电流或中性点不平衡电流。
具体地说就是中性点CT做为主变后备保护，检测到故障后有零序电流输出，动作跳闸于主变三侧开关。
避雷器：根据中性点运行方式的不同，用以消除和预防中性点不接地时的过电压。
运行中的避雷器发生爆炸要主要原因有2种：一是雷击电压太高，泄放电流太大，超过了避雷器的承受能力，电流通过时巨大的电动力使避雷器发生爆炸。
二是室外避雷器的法兰密封不严，有水份进入了避雷器内部，当强大的雷电流通过避雷器时，电流热效应致使里面的水份迅速汽化，体积急骤膨胀，不为及释放，
产生的机械应力致使避雷器发生爆炸。
避雷器内部阀片老化一般产生于运行过程中。
我们不仅要查看避雷器的外观是否有破损闪络等现象，还要抄取避雷器的泄漏电流值并将其与初始值进行对比，如果数值偏大应及时上报缺陷，并给予处理。
由于避雷器阀片的均一性差，其老化程度不尽相同，就会使得阀片电位分布不均匀。
运行一段时间后，部分阀片首先劣化，造成避雷器泄漏电流和功率损耗增加。
由于电网电压不变，避雷器内其余正常阀片负担加重，导致其老化速度加快。
这样就形成了一个恶性循环，最终导致该避雷器发生内部击穿发生单相接地或者避雷器本体爆炸事故。
造成氧化锌避雷器阀片老化加速的另外一个原因是避雷器持续运行电压偏低。
这将导致运行过程中，特别是系统发生单相接地时，大大加重避雷器负荷，造成阀片快速老化。