《避雷器试验(36页PPT).》由会员分享,可在线阅读,更多相关《避雷器试验(36页PPT).(36页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、避 雷 器 试 验 一、避雷器的作用 二、避雷器的型式、基本结构和特 性参数 三、避雷器在运行中的预防性试验 一、避雷器的作用 电力系统运行的电气设备除了承受正常运 行电压下的工频电压外,有时还会遭受到暂时 过电压、操作过电压和雷电过电压的作用。由 于雷电过电压和操作过电压的幅值均会超过电 力设备的绝缘耐受水平,在过电压的冲击下, 会使设备绝缘损坏而导致设备发生事故。因此 必须采取综合措施来限制电力系统中的过电压 。避雷器就是电力系统防雷保护措施之一。 电力系统过电压可分为三类: 1. 暂时过电压:这类过电压一般由单 相接地、甩负 荷或谐振等原因引起,持续时间较长。 2. 操作过电压:正常操作
2、或故障时,会使系统由一种 稳定状态转变为另一种稳定状态而产生的电磁暂态过 程,从而产生过电压。 3. 雷电过电压:它分为以下三种: 1)感应雷过电压。Ug=25 Id h/s Id- 雷电流幅值 ;s-距离 2)雷直击输电线路的导线或架空地线的雷电过电压。 3)雷击杆塔引起的反击过电压。由于杆塔本身的电感 和接地电阻的存在雷电流在杆塔导体电阻形成的压降 产生的反击电压,通常要求杆塔接地电阻小于10欧姆 。 为了使避雷器达到预期的保护效果,必须满足两个 基本要求: 1、绝缘强度的合理配合 要求 避雷器的冲击放电电压必须在一个确定的范围内 才能发挥保护作用。避雷器的冲击放电电压如果高于电 气设备的
3、绝缘水平,电气设备就会损坏,避雷器就没有 起到保护作用。雷电波的波形一般是:波头时间为1.2或 1.5微秒;波尾时间为45微秒。 例如:10kV变压器的工频耐受电压为35kV,雷电冲击耐 受电压为75kV;截波耐受电压为85kV。 截波是指外间隙的放电,突然将冲击波截断称为截 波,截波对有绕组的设备非常不利,因为di/dt的变化率 太大,对匝间绝缘容易损坏,因此电气设备有一定的耐 受截波的能力。 2、绝缘强度的自恢复能力 避雷器一旦在冲击电压作用下放电,就会 造成电力系统对地短路,因为瞬间的雷电过电 压虽已消失,但工频电压(工作电压)却相继 作用在避雷器上,使其开始通过工频短路电流 入地,这样
4、发生的工频电流通常称为工频续流 ,它以电弧放电的形式出现。 避雷器应当具有自行切断工频续流和恢复 绝缘强度的能力使电力系统得以继续正常工作 。 二、避雷器的型式、基本结构、工作原理 避雷器的型式:按结构分为保护 间隙和管型避雷器、阀型避雷器:配 电型FS、变电站型FZ、磁吹型阀式避 雷器FCZ、保护旋转电机的FCD和金 属氧化物避雷器(Zn0)Y5W-100/260 。 从结构看:普通阀型避雷器是由 串联间隙、并联电阻和阀片电阻组装 在密封的瓷套内,应有良好的密封。 FZ、FCZ型避雷器工作原理 以下分析避雷器的工 作原理: 阀片的伏安特性:阀 片的电阻值是随着电压的 高低而改变阻值,电压高
5、电流大,电压低电流小, 雷电电压高,阻值小,雷 电流顺利通过,当工频电 压 作用时,阻值变大,限 制了工频续流,为间隙提 供熄灭电弧条件,避雷器 完成一次放电过程,它的 伏安特性如图所示: 用公式表示则为:U=CIa I-避雷器的电流 C- 材料的常数,也和阀片的截面和高度有关; a-非线性系数,其值小于1,一般在0.2左右, a 愈小说明阀片的非线性程度愈高。(并联电阻的非线性 系数一般在0.3-0.5范围。 采用非线性电阻的另一个优点是阀片的伏安特性, 工频电压低时电阻大,冲击电压高时电阻小,很大的雷 电流I流过非线性电阻呈现很大的电导率,使避雷器上的 残压Uc不致过高。 当雷电流过去后,
6、加在阀片电阻上的电压是工频电 压Ux时,非线性电阻变大,将工频续流Ix限制到很小的 数值,为工频续流过零时熄灭电弧创造条件,完成了一 次放电过程。非线性电阻像阀门一样,起着自动调节电 流的作用,这就是阀型避雷器的由来。 在雷电冲击电压作用下,由于雷电波头 时间短1.5微秒,频率高相当于兆赫兹,电极 对地、对高压端盖部分寄生电容的影响,电压 在各个间隙上的分布是不均匀,同时也受瓷套 表面的脏污影响比较大,外瓷套电压分布改变 时,间隙串的电压分布也随着改变,在工作电 压下的放电不稳定,(不允许在工频电压作用 下放电)在此情况下避雷器不能正常工作,必 须在串联间隙上并联电阻,使间隙之间的电压 分布均
7、匀,各个间隙的电压基本相同,也称为 均压电阻 。在工作电压作用下并联电阻和阀 片流过正常的工作电流,电流是150-350微安 之间。 碳化硅避雷器(FS、FZ、FCZ )的电气特性参数: 1、雷电冲击放电电压(幅值,kV ) 2、工频放电电压(有效值 kV) 3、灭弧电压(有效值 kV) 指电弧熄灭 时的电压。 4、额定电压(系统的运行电压kV ) 5、残压(波形10/20微秒 幅值 kV ) 6、荷电率表达式:正常施加电压的幅 值(UC /U1mA)100% 荷电率一般取60%,荷电率高了,会加 速阀片的老化,使用寿命短,有时会引 起事故。 阀型避雷器的特点 当雷电电压作用在避雷器时,避雷器
8、内间隙放 电,将雷电流泻放到大地(接地装置)散流。 雷电流泻放后工频电流引下来(称工频续流) , 在工频续流过零时电弧熄灭,避雷器完成一次 放电过程。它的特点是电压高时电阻小; 电压低时电阻大,主要是阀片非线性特 性决定的。类似于阀门一样。 阀型避雷器试验 避雷器在制造组装过程中可能带进的潮 气;在运输过程中受损或并联电阻震断 、外部瓷套碰伤以及并联电阻和阀片在 运行中的老化;运行时间过长出现劣化 等情况,必须进行性能指标的试验。 普阀型避雷器试验项目: 1、绝缘电阻测试(2500伏摇表),绝缘 电阻数值一般在1000欧姆左右,与电压 等级有关,与历次实验比较 二、泄漏电流试验 需要高压直流发
9、生器,根据避雷器的电 压等级进行试验。施加电压标准根据规 程要求进行测试,试验合格与否也是依 据规程标准。测试结果完成后,进行非 线性系数的计算,再判断是否符合规程 要求。具体试验接线可以参照书中的接 线图。 FS避雷器试验 FS避雷器没有并联电阻仅做工频放电电 压试验实验接线图如下:10kV在26-31kV FZ、FCZ避雷器试验 试验项目:1、绝缘电阻;2直流泄漏电 流; 标准:400-600微安; 非线性系数的计 算;分析判断试验结果,根据规程要求 进行分析判断,非线性系数的判断是否 合格。 阀型避雷器电气参数 金属氧化物避雷器(zNo) 金属氧化物避雷器一般是无间隙的,内部 结构是由金
10、属氧化物阀片电阻以串联和并联的 方式,组装在密封的纯瓷套中或硅橡胶的外绝 缘瓷套。串联是指阀片串成一个圆柱体型,放 在瓷套内,顶部和低部用弹簧压紧阀片不能松 动(不能偏离圆柱体)。如果放电容量很大, 需要进行双柱或多柱阀片并联使用,并联多柱 的阀片必须进行多柱的搭接,使其每柱阀片流 过的电流均匀。多柱阀片的避雷器大部分使用 在电压等级较高的系统中,因为在超高压系统 中的操作过电压,对绝缘是有危害的,所以需 要用无间隙金属氧化物避雷器进行保护。(炭 化硅避雷器不能保护操作过电压,只能保护雷 电过电压,因为雷电过电压时间短微秒级,操 作过电压是毫秒级,时间长、能量大,磁吹避 雷器也可以保护操作过电
11、压。) 无间隙金属氧化物避雷器保护的特点是: 系统出现的各种过电压只要超过氧化锌避雷器 的起始动作电压(拐点电压是工频参考电压) ,避雷器就动作,将雷电冲击或操作冲击的电 压幅值限制在设备绝缘耐受的水平。 例如:10kV 变压器的雷电冲击耐受水平: 75kV;截波耐受电压85kV;工频耐受电压: 30kV。直流1mA参考电压为24-25kV(25kV是 配电型) 10kV氧化锌避雷器的持续运行电压13.6kV ;额定电压是17kV;直流1mA参考电压起始动 作电压是24kV。雷电冲击残压是45kV 无间隙避雷器的起始动作电压为 氧化锌避雷器的伏安特性曲线 氧化锌避雷器特性参数 1、持续运行电压
12、(kV)有效值; 2、氧化锌避雷器额定电压(kV)有效值 。 3、雷电冲击残压(kV)峰值; 4、工频参考电流(mA)峰值; 5、工频参考电压(kV)有效值; 6、 1mA直流参考电压(kV)和 75%U1 mA下的泄漏电流。 氧化锌避雷器的型号说明 接 地 装 置 一、接地装置的作用: 在电力系统中为了工作和安全的需要常需要将 电力系统及其电气设备的某些部分与大地连接,这 就是接地。 例如为了降低设备的绝缘水平,我国在110kV 及以上的电力系统中采用中性点直接接地的运行方 式,这种接地称为工作接地; 在发电厂、变电站和输电线的杆塔都埋设接地 装置,正常情况下流过工作接地电极的电流是不大 的
13、不平衡电流,只是在系统发生接地故障时才会流 过高达数十千安的短路电流。 为了避免雷电的危害,避雷针、避雷线、避雷器等 防雷设施都必须配以相应的接地装置以便把雷电流导入 大地中,这种接地称为防雷接地。流过防雷接地体的是 时间很短(一般为数十微妙)的雷电流,其值有时可达 数十至数百千安,称为防雷接地。 为了保证人身安全,电气设备的外壳必须接地,这 种接地称为保护接地。 当电气设备绝缘损坏而使外壳带电时,流过保护接 地的故障电流应使相应的保护装置动作,切除已损坏的 设备,从而避免因电气设备外壳带电而造成触电事故。 为了防止静电对发电厂的易燃油、可燃油、天然气 储罐等的危险作用而设置的接地,称为防静电
14、接地。 任何接地极都存在接地电阻。接地电阻是电流I经 接地极流入大地时,接地电极的电位V对I的比值,它主 要是大地所呈现的电阻,接地电阻的大小除了和大地的 结构、土壤电阻率有关外,还和接地体的几何尺寸和形 状有关,在雷电冲击电流流过时还和流过接地体的冲击 电流的幅值和波形有关。 由于土壤电阻的存在,电流自接地极经周围土壤流 散时,会在土壤中产生压降并形成一定的地表分布;见 图:当有电流通过接地体时,将使接地极及周围的土壤 发热;电流在接地电阻上的压降将引起接地极电位升高 ,可能使设备受到反击过电压的作用而损坏;电流离开 接地体在地中扩散时,在地面上出现的电位梯度会使人 体遭受接触电压和跨步电压
15、的作用,为此接地电阻值必 须加以控制。 通常110kV及以上交流系统的工作电阻值R以保证 短路电流I在接地体上的压降不超过2000伏为原则。即 R应小于0.5欧姆。 随着电力系统的不断发展,故障时经地网流散的 电流越来越大,地网的电位也随之升高,由于接地装 置的缺陷,主要是地网的腐蚀严重而造成的事故也屡 有发生,对电力系统的安全运行带来极大的威胁,因 此接地装置腐蚀问题已引起重视。 二、接地装置的结构 接地装置是由接地体和接地引下线组成的,是埋设 于土壤中的一组金属导体。接地体是由n根垂直接地 极和n根水平接地极焊接为一体的组合电极,作成长 圆形或椭圆形网格状的接地网。在接地网上再焊接 出接地引下线(圆钢、扁钢或铜材)与电气设备的 外壳和架构相连接,称为接地装置。 一般水平接地极的埋设深度为0.6-0.8米;垂直接 地极的埋设深度是在水平接地体以下2.5米的深度( 接地规程要求),并与水平接地焊接牢固, 跨步电压和接触电压: 当地网中流过接地故障电流时(最大 31kA的短路电流),接地装置应将短路电流泻 放到大地土壤中散