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電力系統(tǒng)中將電源避雷器分為高壓和低壓兩種.其技術(shù)要求和指標(biāo)如下:
一、高壓避雷器驗(yàn)收技術(shù)要求和指標(biāo)
A.避雷器型號(hào):檢查是否按設(shè)計(jì)要求安裝相應(yīng)的避雷器。要求3-10 kV配電變壓器。采用閥式避雷器保護(hù)(型號(hào)有:FS,FZ閥式,F(xiàn)CD,FCZ磁吹式,GB管式).
B.安裝位置:要求每相線上安裝一只閥式避雷器;也可兩相裝閥式避雷器,一相裝保護(hù)間隙或三相均用保護(hù)間隙.避雷器應(yīng)并列安裝在同一直線上并保持垂直.支架牢固。
C.拉緊絕緣子串受力:拉緊絕緣子串必須緊固,彈簧應(yīng)能伸縮自如.同相各拉緊絕緣子串的拉力應(yīng)均勻。
D.器件外觀:避雷器外部應(yīng)完整無(wú)損,封口處密封良好,器件的銘牌應(yīng)位于易觀察的同一側(cè),油漆完整,相色正確。
E.傾斜角度:閥式避雷器必須垂直安裝.排氣式避雷器應(yīng)傾斜安裝,其軸線與水平方向夾角不應(yīng)小于15°;無(wú)續(xù)流避雷器不應(yīng)小于45°;裝于污穢地區(qū)時(shí),應(yīng)加大傾斜角度。
F.絕緣墊:放電計(jì)數(shù)器密封良好,絕緣墊子及接地良好,牢靠。
G.接地電阻:避雷器應(yīng)用短的接地線接地,并與絕緣子鐵腳、變壓器接地連接.接地電阻值R≤5歐姆.
二、低壓防雷器驗(yàn)收技術(shù)要求和指標(biāo)
A. 防雷器型號(hào):檢查是否按設(shè)計(jì)要求安裝相應(yīng)的防雷器.檢查通流量是否符合指標(biāo)數(shù)據(jù)及防爆要求。根據(jù)IEC的規(guī)定,防雷器的選擇應(yīng)根據(jù)雷電流分配原理確定各級(jí)防雷器通流量的大小.在可能被直擊雷擊中的線路上,采用10/350 雷電流波形測(cè)試表示其通流能力的防雷器.在不可能被直擊雷擊中的線路上,采用8/20雷電流波形測(cè)試表示其通流能力的防雷器.
B.安裝位置及保護(hù)等級(jí):要求多級(jí)防護(hù).每級(jí)防護(hù)器件安裝位置為:
級(jí):應(yīng)安裝在架空線和埋地電纜的連接處,或安裝在總配電柜(屏)架上。
第二級(jí):要求安裝在樓層的配電箱(柜)_上。
第三級(jí):要求安裝在被保護(hù)設(shè)備前端的配電柜處或設(shè)備處。
三、接地電阻:
接地線共用接地時(shí),R≤4歐姆,單獨(dú)接地時(shí),R≤5歐姆。根據(jù)防雷器所處位置,接地線應(yīng)采用≥6mm2(LPZ1與LPZ2區(qū)處交界處)或16mm2(LPZ-PB區(qū)與LPZ1區(qū)交界處)以上的多股或單股銅芯線,并盡量短。
四、狀態(tài)顯示:
檢查器件工作狀態(tài)是否正常,觀察狀態(tài)顯示窗口或按下號(hào)顯示按鈕,窗口或發(fā)光二極管為綠色時(shí)為正常,紅色為不正常,重要場(chǎng)所應(yīng)選用帶有聲光報(bào)替裝置的SPD.
五、漏電流和啟動(dòng)電壓:
用防雷元件測(cè)試儀檢測(cè)所需安裝的防雷器的漏電電流、啟動(dòng)電壓值是否符合出廠時(shí)的檢測(cè)結(jié)果,是否符合設(shè)計(jì)要求。
一、架空輸電線路雷電過(guò)電壓概述
架空輸電線路地處曠野,綿延數(shù)千千米,很容易遭受雷擊.雷擊是造成線路跳閘的主要原因.同時(shí),雷擊線路形成的雷電過(guò)電壓波.沿線路傳播侵人變電所.也是危害變電所設(shè)備運(yùn)行的重要因素。
根據(jù)過(guò)電壓形成的物理過(guò)程,雷電過(guò)電壓可以分為兩種。一是直擊雷過(guò)電壓。它是雷電直接擊中桿塔、避雷線或?qū)Ь€(見(jiàn)圖2. 1中①、②或③)引起的線路過(guò)電壓。二是感應(yīng)雷過(guò)電壓。它是在雷擊線路附近大地,由于電磁感應(yīng)在導(dǎo)線上產(chǎn)生的過(guò)電壓。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明.直擊雷過(guò)電壓對(duì)電力系統(tǒng)的危害大,感應(yīng)雷過(guò)電壓只對(duì)35 kV及其以下的線路有威脅。圖2.1 雷擊輸電線路部位示意圖
按照雷擊線路部位的不同,直擊雷過(guò)電壓又分為兩種情況.一種是雷擊線路桿塔或避雷線時(shí),雷電流通過(guò)雷擊點(diǎn)阻抗使該點(diǎn)對(duì)地電位大大升高.當(dāng)雷擊點(diǎn)與導(dǎo)線之間的電位差超過(guò)線路絕緣的沖擊放電電壓時(shí),會(huì)對(duì)導(dǎo)線發(fā)生閃絡(luò),使導(dǎo)線出現(xiàn)過(guò)電壓。因?yàn)檫@時(shí)桿塔或避雷線的電位(值)反而高于導(dǎo)線。故通常稱為反擊。另一種是雷電直接擊中導(dǎo)線(無(wú)避雷線時(shí))或繞過(guò)避雷線(屏蔽失效)擊中導(dǎo)線.直接在導(dǎo)線上引起過(guò)電壓。后者通常稱為繞擊。
雷擊線路可能導(dǎo)致兩種破壞性后果。一是使線路發(fā)生短路接地故障。雷電過(guò)電壓的作用時(shí)間雖然很短(數(shù)十秒),但導(dǎo)線對(duì)地(避雷線或桿塔)發(fā)生閃絡(luò)以后,工頻電壓將沿此閃絡(luò)通道繼續(xù)放電,進(jìn)而發(fā)展成為工頻電弧接地。此時(shí)繼電保護(hù)裝置將會(huì)動(dòng)作,使斷路器跳閘,影響線路正常送電。二是形成沿輸電線路侵人變電站的雷電波,在變電站內(nèi)產(chǎn)生復(fù)雜的折反射過(guò)程,可能使電力設(shè)備承受很高的過(guò)電壓,以致設(shè)備絕緣破壞.造成停電事故。
輸電線路防雷性能的優(yōu)劣,工程上主要用耐雷水平和雷擊跳閘率這兩個(gè)指標(biāo)來(lái)衡盆。耐雷水平是指線路遭受雷擊時(shí)所能耐受的不致引起絕緣閃絡(luò)的大雷電流幅值(單位為kA).耐雷水平越高,線路的防雷性能越好.雷擊跳閘率是指在折算至年雷電日數(shù)為40的標(biāo)準(zhǔn)條件下.每百千米線路每年因雷擊引起的線路跳閘次數(shù).單位為:次/百千米·年。需擊跳閘率是衡量線路防雷性能的綜合性指標(biāo)。二、感應(yīng)過(guò)電壓
在雷云對(duì)地放電過(guò)程中.放電通道周圍的空間電磁場(chǎng)將發(fā)生急劇變化。因而當(dāng)雷擊輸電線附近的地面時(shí),雖未直擊導(dǎo)線。由于雷電過(guò)程引起周圍電磁場(chǎng)的突變,也會(huì)在導(dǎo)線上感應(yīng)出一個(gè)高電壓來(lái).這就是感應(yīng)過(guò)電壓。感應(yīng)過(guò)電壓包含靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)兩個(gè)分量,一般以靜電感應(yīng)分量為主。
雖然對(duì)于感應(yīng)過(guò)電壓形成的物理解釋已經(jīng)有了一個(gè)比較一致的認(rèn)識(shí),但由于難以得到雷電放電過(guò)程的原始數(shù)據(jù)等原因,感應(yīng)過(guò)電壓有多種不同的計(jì)算方法,而且結(jié)果還差別較大。
由于感應(yīng)過(guò)電壓對(duì)各相導(dǎo)線來(lái)說(shuō)基本相同,所以不會(huì)發(fā)生相間閃絡(luò)。又由于感應(yīng)過(guò)電壓是因電磁感應(yīng)而產(chǎn)生的,其極性與雷云電荷.即與雷電流的極性正相反,因而絕大部分感應(yīng)過(guò)電壓是正極性的,這一點(diǎn)與直擊雷過(guò)電壓不同。另外,感應(yīng)過(guò)電壓的波形較直擊雷過(guò)電壓更平緩,波頭由幾秒至幾十秒,波尾則可達(dá)數(shù)百秒。避雷線由于對(duì)導(dǎo)線有屏蔽作用.因而能降低導(dǎo)線上的感應(yīng)過(guò)電壓幅值。避雷線與導(dǎo)線間的藕合系數(shù)越大,導(dǎo)線上的感應(yīng)過(guò)電壓就越低。
三、雷擊導(dǎo)線過(guò)電壓
無(wú)避雷線的線路,當(dāng)雷閃放電過(guò)分靠近線路時(shí),發(fā)生的就不是雷擊地面的感應(yīng)過(guò)電壓,而是雷電直擊導(dǎo)線的過(guò)電壓。在我國(guó)110 kV及其以上線路一般都架
有避雷線.以免導(dǎo)線直接遭受雷擊,但由于各種偶然因素的影響.仍有可能發(fā)生避雷線屏蔽失效.雷電繞過(guò)避雷線而擊中導(dǎo)線的情況,通常稱繞擊.
繞擊發(fā)生的概率雖然很低,但一旦雷電擊中導(dǎo)線,導(dǎo)致線路跳閘的幾率將很高。四、雷擊塔頂過(guò)電壓
雷擊塔頂(包括雷擊塔頂附近的避雷線)時(shí),桿塔電感與接地電阻的存在將使塔頂電位瞬時(shí)升高,其電位位甚至大大超過(guò)導(dǎo)線電位,引起絕緣子串閃絡(luò),即反擊,造成線路跳閘,同時(shí)在線路上形成向線路兩側(cè)傳播的過(guò)電壓波.過(guò)電壓波侵人發(fā)電廠、變電站。
除上述二種雷電過(guò)電壓外,還有一種雷擊避雷線擋距中央時(shí)的過(guò)電壓.國(guó)內(nèi)外大量的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明,此時(shí)引起擋距中央避需線與導(dǎo)線空氣問(wèn)隙發(fā)生閃絡(luò)是非常罕見(jiàn)的,故對(duì)這種雷電過(guò)電壓此處不再分析。
應(yīng)當(dāng)指出,上面的感應(yīng)過(guò)電壓、雷擊導(dǎo)線過(guò)電壓、雷擊塔頂過(guò)電壓的計(jì)算公式都沒(méi)有考慮絕緣子串的運(yùn)行電壓,亦即導(dǎo)線的運(yùn)行電壓.對(duì)220 kV及其以下的線路來(lái)說(shuō),運(yùn)行電壓所占比重不大,一般可以忽略。但在超高壓線路中,隨著電壓等級(jí)的提高,工作電壓不應(yīng)再被忽略,有人建議至少應(yīng)按照導(dǎo)線運(yùn)行相電壓峰值的一半來(lái)考慮,且電壓極性與雷電流極性相反。因?yàn)槿魏螘r(shí)刻都至少有一相導(dǎo)線運(yùn)行在與雷電流相反的極性下。如果按照統(tǒng)計(jì)法計(jì)算,則雷擊時(shí)的導(dǎo)線工作電壓瞬時(shí)值及其極性應(yīng)作為一個(gè)隨機(jī)變來(lái)考慮。但這些還都沒(méi)有列入電力行業(yè)的相關(guān)規(guī)程中。
五、雷擊跳閘率
當(dāng)雷閃放電造成線路產(chǎn)生雷電過(guò)電壓時(shí),若雷電流超過(guò)相應(yīng)情況下的耐雷水平,則導(dǎo)致線路絕緣發(fā)生閃絡(luò)。但雷電過(guò)電壓的持續(xù)時(shí)間極短,只有幾十秒、高壓開(kāi)關(guān)還來(lái)不及跳閘.只有當(dāng)沖擊閃絡(luò)后的閃絡(luò)通道發(fā)展成穩(wěn)定的工頻電弧時(shí)才會(huì)導(dǎo)致線路跳閘。這些過(guò)程都有隨機(jī)性。因此工程中除耐雷水平外.還采用雷擊跳閘率作為一個(gè)綜合指標(biāo),來(lái)衡量線路防雷性能的優(yōu)劣。我國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 620 1997給出了一般上壤電阻率地區(qū)有避雷線線路的耐雷水平和雷擊跳閘率數(shù)值.見(jiàn)表2.
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表2 架空輸電線路典型桿塔的耐雷水平及雷擊跳閘率
本文通過(guò)對(duì)進(jìn)口防雷器的核心技術(shù)和參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)介紹,并對(duì)選擇電源防雷器的幾個(gè)重要的參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析,對(duì)技術(shù)人員以后在電源防雷器上的選擇起到一定的參考。
1、電源防雷器介紹
電源防雷器,即電源SPD,在電源系統(tǒng)的防雷中起著重要的作用。它并聯(lián)在線路中為雷電流提供一個(gè)泄放通道,并將加在后端設(shè)備的過(guò)電壓限制在一定的范圍內(nèi),從而對(duì)后面的設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。
組成電源SPD的元器件主要有陶瓷氣體放電管(GDT)、氧化鋅壓敏電阻(MOV)、瞬態(tài)抑制二極管(TVS)。根據(jù)三種主要元件器的組合方式不同,可以分為單一元件的電源SPD和組合式的電源SPD。國(guó)內(nèi)的電源SPD都是采用單一的氣體放電管或壓敏電阻組成SPD,成本較低,但存在許多缺陷,如單一的氣體放電管具有殘壓高、響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、工頻續(xù)流等缺點(diǎn),而單一的壓敏電阻存在漏電的問(wèn)題,這將大大減小SPD的使用壽命,并且可能產(chǎn)生自然自爆的現(xiàn)象。因此,為了克服上述元器件的缺點(diǎn),充分發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn),對(duì)元器件進(jìn)行各種組合,并在技術(shù)工藝上進(jìn)行革新,使得電源SPD的性能和技術(shù)參數(shù)指標(biāo)得到優(yōu)化,更加和有效地保護(hù)電氣設(shè)備。2、 四種進(jìn)口電源SPD核心技術(shù)介紹
四種進(jìn)口電源SPD擁有的核心技術(shù)分別是:Palmas的復(fù)合型技術(shù)、PHOENIX的AEC能量配合技術(shù)、德國(guó)DEHN
的RADAX Flow技術(shù)、OBO的多層石墨火花間隙技術(shù)。
2.1復(fù)合型技術(shù)
該技術(shù)是將n個(gè)壓敏電阻(MOV)、n個(gè)陶瓷放電管(GTD)、n個(gè)瞬態(tài)二極管(TVS)、浪涌電阻(SR)、溫度控制保險(xiǎn)管等各種瞬態(tài)過(guò)電壓保護(hù)元器件通過(guò)串聯(lián)和并聯(lián)的矩陣方式排列在PCB電路板,由主放電電路(為雷電流泄放提供通道,并將殘壓逐步限制在很低的水平)和控制電路(用于監(jiān)測(cè)各種防雷元件器的工作和老化狀態(tài))組成,充分利用不同元器件的優(yōu)點(diǎn),發(fā)揮其作用。它主要解決了殘壓、響應(yīng)時(shí)間、漏電流、通流量、工頻續(xù)流、使用壽命的問(wèn)題。
2.2 AEC能量控制技術(shù)
主動(dòng)能量控制的核心是一個(gè)屬于B+C類的SPD,該SPD是在一個(gè)用特殊合金材料間隙的電極間加裝了一個(gè)主動(dòng)能量控制器,監(jiān)測(cè)后級(jí)SPD的殘壓,在后級(jí)能量承受極限之前,主動(dòng)觸發(fā)放電間隙使之工作,并因開(kāi)關(guān)型SPD工作之后維持放電電弧的電壓較低,從而使得點(diǎn)火電路和后級(jí)SPD不再因過(guò)電壓而處于工作狀態(tài),使得其承受的能量極小。它解決了殘壓、通流量、使用壽命的問(wèn)題。
2.3 RADAX Flow技術(shù)
續(xù)流抑制、遮斷專利技術(shù),工作原理以徑向和軸向吹弧優(yōu)化電弧冷卻為基礎(chǔ),必須的冷卻氣體是在電弧的影響下由周圍的塑料材料產(chǎn)生的。它可實(shí)現(xiàn)被保護(hù)電氣裝置工作的高可靠性,與DEHNventil
M 輔助電路配合使用,可以有效降低防雷器的電壓保護(hù)水平。它解決了殘壓、能量配合、工頻續(xù)流的問(wèn)題。
2.4多層石墨火花間隙技術(shù)
該技術(shù)的裝置由九層火花間隙組成,這九層火花間隙由十片高能石墨電極圓盤(pán)疊合在一起夠成,高耐熱的特氟綸隔環(huán),可靠地保證了火花間隙內(nèi)部的距離,用螺栓固定的壓鑄鋅金屬連接板,將火花間隙組合在一起,箝制在的位置上,九層火花間隙中的八層間隙經(jīng)過(guò)了大容量電容控制,因而保證了設(shè)定的保護(hù)電壓水平小于2KV。
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