高压电力装置的防雷技术和技术改革

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1、高压电力装置的防雷技术和技术改革龙世清摘要：本文叙述高压电力装置防雷技术发展概况及各种防雷器件结构和性能特点，并着重分析论述防雷技术认识误区问题，最后指出防雷技术改革的目的、要求及措施。关键词：防雷技术、防雷保护功能完全、雷电陡波、暂态过电压危害、碳化硅避雷器、串联间隙氧化锌避雷器1、原始的防雷技术高压（指额定电压3～35kV的，下同）电力装置在其发展使用初期多依靠裸导线架空线路供应电力，架空导线一般在离地面6～18m的空间，可能遭受雷电过电压危害（主要指雷电入侵波，防直击雷的避雷线和避雷针保护不属本文范围），使线路或设备绝缘击穿而损坏。原始的防雷

2、技术是在线路或设备上人为地制造绝缘薄弱点即间隙装置，间隙的击穿电压比线路或设备的雷电冲击绝缘水平低，在正常运行电压下间隙处于隔离绝缘状态，雷电过电压下间隙击穿接地，放电降压而起到保护线路或设备绝缘的作用。1.1、保护间隙，其两极由角形棒组成，一极固定在绝缘件上连接带电导线，而另一极接地，间隙击穿后电弧在角形棒间上升拉长，电弧电流较小时可以自行熄弧，电弧电流大到几十A以上时就不可能自行熄弧；雷电过电压时，单相、两相或三相间隙都可能击穿接地，造成接地故障、两相或三相间短路故障，以致线路电源断路器保护动作分闸。1.2、管型避雷器，是一种具有喷气熄弧功能的

3、间隙装置，它有内外两个间隙，外间隙类似保护间隙，两极均固定在绝缘件上，内间隙置于避雷器管内，当雷电过电压内外间隙击穿时，雷电流和工频短路电流经管内壁接地，管壁物质受热气化，有较大压力气体经内间隙喷出管外，强制间隙熄弧。管型避雷器的选用受安装地点最大、最小短路电流制约，最大短路电流大于避雷器的断流上限时避雷器会爆炸；短路电流小于避雷器的断流下限时就不能熄弧，避雷器可能烧坏。另外管型避雷器多次动作后，管内径会逐渐增大，熄弧能力会下降甚致消失。2、现行防雷技术保护间隙和管型避雷器都是靠间隙击穿接地放电降压起到保护作用，这种作用同时会造成接地故障或相间短路

4、故障，保护作用不完善是显见的，在现行防雷保护中仅将它们限用于线路防雷，并尽量与自动重合闸装置配合，以减少线路停电事故。而对于电气设备防雷多采用阀型避雷器，它像似带有自动闸阀器具，在过电压下自动开闸泄流降压，恢复运行电压时闭闸断流，这种保护作用是靠避雷器内电阻元件的限流限压作用实现的，过电压下电阻元件可将雷电流限制在5kA内，电压（即残压）限制在设备的雷电冲击绝缘水平以下；有些电阻元件在运行电压下仍有电流（即续流）通过，长时续流会使其损坏，故一般需加串联间隙隔离运行电压，并*间隙灭弧和切断续流。避雷器的电阻元件可避免电力系统直接接地或相间短路故障，其

5、保护作用不会影响电力系统的正常安全运行，是阀型避雷器突出优点。阀型避雷器的发展已有几代产品。2.1、丸式避雷器（第一代），其结构为将间隙和电阻元件（丸状二氧化铅或金刚砂）压紧密封在避雷器瓷套内。正常电压时间隙隔离运行电压，雷电过电压间隙击穿时，因二氧化铅为低电阻物质，利于大量雷电流泄流入地降低电压，二氧化铅因泄流发热部分变为高电阻的一氧化铅，遏制减小工频续流，便于间隙灭弧断流。丸式避雷器保护特性不理想，在我国没被推广使用，完全为碳化硅避雷器所取代。2.2、碳化硅避雷器（第二代），为建国初期仿苏改型品，其结构为将间隙和若干片SiC阀片压紧密封在避雷器

6、瓷套内，保护作用是利用SiC阀片的非线性特性，在过电压下电阻变得很小，可大量泄放雷电流限制残压，而在雷电压过去后电阻自动增大，限制续流在几十A内，使间隙能灭弧和断流。碳化硅避雷器在我国使用历史较长，量大面广，是现行防雷技术中主要的防雷电器。但它也有一些固有缺点：如只有雷电幅值（指最大幅值，下同）限压保护功能，而无雷电陡波保护功能，防雷保护功能不完全；没有连续雷电冲击保护能力；动作特性稳定性差可能遭受暂态过电压危害；动作负载重使用寿命短等。这些已暴露出碳化硅避雷器有使用的隐患性和产品技术落后性。2.3、氧化锌避雷器（第三代），是世界公认的当代最先进防

7、雷电器，在我国为20世纪80年代引进日本生产设备和生产技术的新产品。其结构为将若干片ZnO阀片压紧密封在避雷器瓷套内。ZnO阀片具有非常优异的非线性特性，在较高电压下电阻很小很小，可以泄放大量雷电流残压很低，在电网运行电压下电阻很大很大，泄漏电流只有50～150μA，电流忒小可视为无工频续流，这就是可以作成无间隙氧化锌避雷器的原因，它对雷电陡波和雷电幅值同样有限压作用，防雷保护功能完全是其突出优点。在我国先生产使用的正是无间隙氧化锌避雷器，运行实践表明，它有损坏爆炸率高，使用寿命短等缺点，究其原因，暂态过电压承受能力差是其致命弱点。而串联间隙氧化锌

8、避雷器仍有无间隙氧化锌避雷器的保护性能优点，同时有暂态过电压承受能力强的特点，是一种理想地扬长避短产品，结合国情在3～35