避雷器结构特点及试验分析

避雷器结构特点及特性试验
1.避雷器保护原理 2.避雷器结构
提
3.避雷器重要参数说明
纲
4.避雷器试验项目 5.试验数据分析
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1 避雷器保护原理
当雷电压侵入波超过保护间隙的击穿强度时，间 隙被击穿，限制了侵入电气设备的过电压幅值。 侵入波过后，间隙的绝缘强度能自行恢复，以使 电气设备能够继续运行。
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3、MOV老化会使电阻片的非线性特性变差，从而使避雷器中的泄漏电流 增加。此时阻性电流中的高次谐波分量增长较基波分量大。 4、表面积污会使阻性电流增加，但只是暂时的。与老化受潮有较大区 别。
注：正常情况下避雷器的容性电流分量大，阻性电流分量小；但劣化情 况下避雷器的阻性电流分量变大而容性电流分量却变小，此时避雷器 阻性电流分量和容性电流分量矢量相加的结果，使得全电流值处于正 常范围内，易造成误判。
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由基波和各奇次谐波电流组成的阻性电流为非正弦波，故阻性电流总是 用峰值来表示。实际分析中由于3次以上奇次谐波电流的值很小，一 般认为阻性电流峰值由基波和3次谐波电流组成，它能综合反映MOA 的受潮、元件损坏、表面污秽和阀片老化。阻性电流峰值和全电流 波虽同为非正弦波，但由于全电流中的容性电流在相位上超前阻性 电流90。故两者波形有较大差别。阻性电流基波是个正弦分量，主 要反映MOA有功分量的变化。与阻性电流峰值一样，阻性电流基波也 能反映MOA的受潮、元件损坏、表面污秽和阀片老化情况，不同的是 它是从功率损耗的角度来反映的。阻性电流3次谐波分量也是个正弦 分量，它和其它奇次谐波电流是由MOA阀片的非线性特性而产生的。 3次谐波分量与阻性电流基波之间存在一定函数关系，3次谐波电流 分量的大小可间接反映M0A有功损耗的变化和阀片的老化情况。
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全电流 全电流是个非正弦量，应以蜂值来表示。全电流峰值由容性和阻性 电流组成，阻性电流所占成分很小，因此全电流对阻性电流的变化反 映不灵敏，就是有反应也容易被测量的分散性所掩盖，导致无法正确 判别。测量全电流能够发现已发生显著劣化的MOA，但对其早期的老 化或受潮反应不灵敏，其价值主要体现在MOA有较大故障或老化较严 重时，故它只是一个不可缺少的参考量。
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1、避雷器内部受潮时，阻性电流的基波分量显著增加，高次谐波分量 增加相对较小，且阻性电流分量会长期增加。
2、避雷器正常运行时，内部电阻片与外部瓷套之间的径向电位差很小， 但是当避雷器受到污秽或雾气的作用时，外部瓷套上的电位分布就会 发生变化，使整个避雷器的电位分布不均匀，内部电阻片与外部瓷套 之间产生了较大的径向电位差。会出现径向局部放电，有脉冲电流尖 峰出现。
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灭弧电压
要求避雷器具有很强的绝缘强度自恢复能力，在工频续流 第一次过零时熄弧，不再重燃。 灭弧电压：工频电流第一次过零后间隙所能承受的不至
于引起电弧重燃的最大工频电压。
灭弧电压越高 避雷器性能越好。
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2 避雷器结构
宏观结构 微观结构
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避雷器结构
以上三图分别为磁外套、复合外套、GIS型氧化锌避雷器结构图
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避雷器结构
氧化锌避雷器是很多（个）氧化锌电阻片组成，片的数量由电 压决定。氧化锌避雷器中的氧化锌电阻片(又称阀片)具有良好 的非线性伏安特性。当避雷器上加上正常工作电压时，阀片中 只有很小的泄漏电流(微安数量级)通过。出现过电压时，避雷 器中有很大的电流通过，但电压却被限制在一定范围内。
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四、金属氧化物避雷器（MOA） 1．氧化锌非线性电阻片 以ZnO为主要材料，掺以 其他微量金属氧化物。Zn O阀片具有很理想的非线 性伏安特性，其非线性系 数约为α≈0.015~0.05 。
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在线测量500kV避雷器直流1mA电压UlmA 及0.75UlmA下漏电流的原理与接线方式
第一节测量接线
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第二节测量接线
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第三节测量接线
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试验要求
避雷器直流1mA电压的数值不应该低于GB 11032中的规定 数值，且U1mA实测值与初始值或制造厂规定值比较变化不 应超过±5％。 0.75 U1mA下的泄漏电流不得大于50mA，且与初始值相比 较不应有明显变化。 与历次试验结果和同类设备的试验结果相比无显著差别。 如试验数据虽未超过标准要求，但是与初始数据出现比较 明显变化时应加强分析，并且在确认数据无误的情况下加 强监视，如增加带电测试的次数等。
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避雷器日常工作注意事项
严格遵守避雷器电导电流测试周期，雷雨季节前后各测量一次。 1、雷雨季节前，还应对避雷器进行红外热像普测。 2、严格避雷器的交接试验，500kV氧化锌避雷器必须测量持续运行 电压下的泄漏电流。。
对金属氧化物避雷器，必须坚持在运行中按规程要求进行带电试验。 当发现异常情况时，应及时查明原因。 35kV及以上电压等级金属氧化物避雷器可用带电测试替代定期停电 试验，但对500kV金属氧化物避雷器应3－5年进行一次停电试验。
残压越低，氧化锌避雷器的保护性能越好。
5、工频耐受伏秒特性 考核氧化锌避雷器对工频过电压的耐受能力。对中性点非直 接接地系统，氧化锌避雷器在下列时间内耐受相应的工频过电压倍 数： 1.2Um 1.3Um 1.4Um 1000s 100s 1s
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(6)最大残压
在避雷器所允许最大陡波冲击电流、雷电冲击电流及操作冲击电流 下避雷器两端电压，它是表征避雷器保护水平的重要参数。 (7)压比 它是指MOA在标称电流下的残压及1mA参考电流下的起始动作电压的 比值。 (8)荷电率 它是指长期施加在MOA上的持续工作电压峰值与其工频参考电压的 比值。它是影响MOA的老化性能和保护水平的一项重要参数。
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绝缘电阻试验
试验要求： 避雷器本体：35kV以上，绝缘电阻不低于2500M W；35kV以下，绝缘电阻不低于1000MW； 底座绝缘电阻：不低于5 MW； 与历次试验结果和同类设备的试验结果相比无显著 差别。
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对于阀型避雷器，规程规定：FS型的绝缘电阻应大于2500兆欧。 当测得值低于规定值时，为查明原因，可进行泄漏电流测量， 泄漏电流一般不大于10uA。当测得值大于2000兆欧时，一般可 不做泄漏电流测量。
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4 避雷器试验项目
常规试验 特殊试验
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绝缘电阻试验
绝缘电阻测量测量 ⑴对被试避雷器充分放电 ⑵避雷器为两节时的试验方法：当拆除一次连接线时， 可以分别对上、下两节避雷器进行试验，接线如下图中图a和 图b。 当不拆开一次连线时（避雷器顶部接地），试验接线见下图中 图c和图d。避雷器为三节及以上时，在试验时一般不用拆开 一次引线，试验时把避雷器顶部接地，试验接线可参照下 图执行
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5 避雷器试验数据分析
直流1mA试验 带电测试试验
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MOA的基本电流参数及物理特性
对交流运行电压下MOA的泄漏电流而言，全电流是重要基本参数 之一，是主要测量对象。全电流由容性和阻性电流组成， MOA无 故障时其值仅为0.2～2mA。正常情况下流过MOA阀片的主要是容 性电流，阻性电流相对较小，仅占全电流约1O%左右。虽然容性 电流被认为是线性变化，但由于MOA阀片的非线性，导致阻性电 流为一非正弦波，故全电流波也为非正弦波。当流过MOA总体的 电流I为已知时其压降U为：
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阻性电流峰值由包括基波在内的各奇次谐波叠加而成。在系统 持续运行电压下，正常的阻性电流峰值约1OO～200p.A，MOA受 潮和阀片老化后阻性电流峰值的变化很容易达到这个数量级，
故阻性电流峰值综合反映MOA性能的变化比较灵敏，很多情况下
都以其数值的大小来判别MOA性能的优劣。
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阻性电流基波分量 阻性电流基波分量是从功率损耗角度综合反映MOA性能的分量。与阻 性电流峰值一样，对MOA的缺陷作深入分析和判断时基波分量的局 限性就体现出来了，故基波分量是一个综合判断量。 阻性电流3次谐波分量 阻性电流3次谐波是由MOA阀片的非线性产生的。MOA阀片老化之后阻 性电流中的3次谐波成分增大 。3次谐波电流分量只反映M0A阀片的 老化，仅是一个局部判断量。
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试验关键点
高压引线应采用专用的屏蔽线，不能用设备的一次引线代替 （或部分代替）高压引线； 不拆线的试验方法只适用于两节避雷器的特性基本相近的情 况，如果特性相差太大，就会使特性电压偏低的那一节避雷 器电流过大，造成直流发生器过载。 直流发生器的倍压筒应尽可能远离被试品，高压引线应尽量 缩短，必要时用绝缘物支持牢固且高压引线与被试品的夹角 尽可能接近90度； 变更结线或试验结束时，应首先断开试验电源，将设备对地 放电数次并短路接地； 试验时应注意电流表A1的读数不能超过直流发生器的额定输 出电流。
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3、持续运行电压
它是指在运行中允许长期施加于避雷器两端的工频电压 有效值。它表征了MOA对长期作用的工频电压耐受能力。 选择MOA持续运行电压U时应满足： 3~10kV系统Uc≥1.1Um; 35~66kV系统Uc≥Um
式中Um—系统最高运行线电压，为系统标称电压的1.15倍。
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4、压比 氧化锌避雷器通过波形为8/20us的额定冲击放电电流时的残压与起 始动作电压(参考电压)之比。压比越小，说明通过冲击大电流时的
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MOA避雷器主要电气参数
产品型式： Y-金属氧化 标称放电 物避雷器 电流(kA) 结构特征： W-无间隙， C-带串联 间隙
避雷器额 定电压 设计序号： 以数字表 示
标称放电 电流下的 残压
外套类型： H-复合外套， 其他外套不 表示
保护类型：S-配电，R-电容器， T-电铁，Z或无-电站，X-线路， F-SF6组合电器
附加特征代号：A-爬电比 距25mm/Kv，B-爬电比距 31mm/kV，J-绝缘子间隙， K-空气间隙，S-三相。
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2 避雷器重要参数说明
避雷器主要参数含义
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氧化锌避雷器电气特性