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氧化鋅避雷器的使用性能

編輯部 | 2018/7/24 11:33:59

氧化鋅避雷器的使用性能

  在過去的幾十年中,我國在防雷及防過電壓技術中,廣泛使用有間隙的碳化硅閥片避雷器。這種避雷器是在碳化硅閥片基礎上加放電間隙制成。碳化硅閥片非線性系數大 (a=0.2~0.3),正常運行的系統對地電壓下,工頻續流有上百安培流過,為保護閥片及電氣系統的安全,必須用串聯間隙的方法來阻斷工頻續流。但串聯間隙因其密封問題不易解決等因素,又帶來了放電電壓的不穩定,從而影響了對電氣設備的保護作用,特別是近年來真空斷路器的廣泛使用,因其優良的滅弧性能,又帶來了種種操作電壓。這種過電壓的防護若用過去的閥式避雷器,無論在性能上還是在保護作用上,都遠遠滿足不了要求,人們又轉而去尋找新的保護器件,這種新型的防雷防過電壓的保護器件,就是氧化鋅避雷器。

  氧化鋅避雷器(以下簡稱ZnO)目前有兩種結構方式:一種是無間隙的ZnO避雷器,一種是有間隙的ZnO避雷器。

  它是用新型的氧化鋅閥片代替了原有的碳化硅閥片,氧化鋅閥片具有優良的非線性特性(a=0.04~0.05),它的伏安特性曲線很平坦,在正常的系統運行電壓下,ZnO閥片只流過幾微安至幾十微安的電流,因此早期的氧化鋅避雷器動作響應很快,吸收過電壓的能量大,殘壓小,故對電氣設備免受過電壓的損壞,有著優良的保護性能。特別適應真空斷路器這種滅弧性能優良的電氣設備在操作中產生過電壓的吸收,加之體積小、重量輕,因此很受真空斷路器生產單位的歡迎。

  但這種氧化鋅避雷器在電力系統的使用過程中,確實經歷過一個非常艱難的歷程 。由于制造質量問題,結構不合理問題、材料選型及配方問題,使得氧化鋅避雷器在中性點不接地的系統中使用時,經常在運行中燒壞和在系統中使用時,經常在運行中燒壞和在系統中發生單相接地時造成爆炸事故,從而引起了人們對使用氧化鋅避雷器的種種顧慮。

  2 氧化鋅避雷器的使用性能

  標志氧化鋅避雷器性能的一個關鍵參數,就是在直流一毫安時的標稱電壓U1mA。它是在其ZnO閥片組上加一個直流電壓,當測其流過的電流為1mA時,此時施加到氧化鋅避雷器上的電壓就是U1mA。當小接地電流系統發生單相接地故障或產生弧光接地過電壓時,施加在氧化鋅避雷器上的電壓或為健全的工頻線電壓或為工頻過電壓。這個電壓設為Um,它與標稱電壓U1mA的比值被稱為荷電率,用K表示:

  (1)早期產品的荷電率只有65%~75%左右(有的廠家資料稱可達到80%),因此ZnO在小電流接地系統中的使用條件就非??量? 。在這種系統中,ZnO在正常運行時就要持續地耐受工頻相電壓(Um=Us),當發生弧光接地時,氧化鋅避雷器將承受系統完整的最大線電壓(Um=Us),當發生弧光接地過電壓時,將承受高達2.5~3.5倍的系統相電壓的沖擊。

  U1mA的數值可由下式決定:

  U1mA=×1.05×Uo (2)

  式中Uo-----ZnO避雷器額定運行電壓

  例如,對6KVZnO的額定電壓為7.6kV,故U1mA(6)=×1.05×7.6kV=11.28kV

  取U1mA(6)=11.3KV

  對10KV系統ZnO的額定電壓為12.7KV 故U1mA(10)=×1.05×12.7kV=18.85kV

  取U1mA(10)=18.9KV

  我們以10 KV系統為例,在這一標稱電壓下的10KV氧化鋅避雷器,當系統發生單相接地故障時,考慮到系統最高運行電壓(Um=1.1Up,Up為系統平均運行電壓,10KV為10.5 KV)則,健全相的對地電壓將由Up升到Um=1.1×10.5KV=11.5KV,這時氧化鋅避雷器的荷電率為:

  而當前氧化鋅避雷器閥片允許長期運行的荷電率平均只有70%~80%左右,因此當發生單相接地時,這種氧化鋅避雷器就會造成經常性地損壞,如果單相通過不穩定的電弧接地,即接地點的電弧間隙性地熄滅和重燃,則在健全相上就會產生弧光接地過電壓,這個過電壓一般可達到2.5~3.5倍的系統相電壓。

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