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对于氧化锌避雷器的详细介绍

发布时间:2022/5/17 8:40:58

一.关于氧化锌避雷器的国内外研讨发展

1.1概述

自从1967年日本发现氧化锌压敏特性以来,具有优异非线性伏安特性的金属氧化物电阻片及金属氧化物避雷器迅速发展,在全球低压、高压及超高压范畴的运用日益广泛。近年来又不断出现新的特征。

1.2氧化锌避雷器在国外发展

1.2.1日本:最早研讨与开发,发展较快又具特征。日本在避雷器开发方面具有以下几点:

1)高梯度电阻片的开发

首要研讨开宣告高梯度电阻片为上世纪九十年代中期。其梯度为400V/mm约是一般电阻片的两倍,近年来研讨已达600V/mm。这种高梯度电阻片,开始首要用于金属关闭避雷器和油浸避雷器中,随后用于一切的避雷器产品。第一台运用高梯度电阻片的154kV金属关闭避雷器作业已跨越六年,到现在选用高梯度电阻片的避雷器业已跨越5000相,作业状况正常。

2)线路避雷器的开发

据了解,在日本输电线路中发生的缺点超越对折是因为雷击形成的。为了下降雷电灾祸,采取了多种对策,如下降接地电阻、架起维护线、维护角减小等等。运用金属氧化物避雷器维护线路。于1980年开始,用在66kV77kV体系现在已发展500kV线路。线路避雷器绝大部分有空位,电压等级会合在66kV77kV体系。

近几年的发展中看出,66-154kV线路装置依然较多,产品是小型化后的简洁型,便于装置,也减低了本钱。铁塔单方向全装的状况为多,这种紧凑结构的简洁线路避雷器值得咱们研讨、学习。经过计数器来核算发生缺点的状况查询了1903处杆塔、设备线路避雷器后,证明有97%的维护效果;其他查询到53起设备了线路避雷器依然发生闪络的状况,标明是避雷器的串联空位与绝缘子设备的维护空位绝缘协作不安稳。其间,还有一起避雷器损坏事端。经过13处杆塔20相避雷器的查询66kV线路1999年到20013年的对比,未设备避雷器两条线路发生闪络12起,而设备避雷器两条线路只发生闪络5起,其间一条线路未发生闪络。

1.2.2俄罗斯:国际上具有最高电压等级的国家,1150kV线路于I977年初试作业。俄罗斯一方面是运用复合金属氧化锌避雷器及复合绝缘子的特征,发展了紧凑型线路方面的研讨。再者其电阻片制造技能较一般,氧化锌避雷器均选用电阻片并联,其对电阻片并联、避雷器电位散布及污秽功用等都很有研讨。也正是因为后者,为我国制造商供给了不少商机。

1.2.3英国:Tyco公司开发了系列多柱(四柱)并联的避雷器。

英国这种并联氧化锌避雷器具有一系列一般单柱或多柱所不具有的电气和机械功用,其共同的几何一体化结构带来得均压效果,不需要象平常的避雷器那样专门考虑用均压环来调整电位散布。

跨越10年在高压/超高压体系安稳的作业资历,证明了该系列并联避雷器的规划思路是可行的。虽然,其与惯例的,包括IEC所引荐的思路有显着的不同。该产品与瓷套型以及非一体化的复合外套氧化锌避雷器之间。以两种不同的方法或角度,电场散布非常靠近。热等效模型实验证明其内部的容性和阻性电流也有显着的优势。经长时间作业实践的检测,成果闪现电阻片也没有老化的状况。从英国所作的作业来看,关于我国将来开发展发特高压避雷器仍是具有参考含义的。

1.2.4其他国家和地区概略

德国(siemens)、瑞士(ABB)、芬兰等国家及公司进行了复合外套避雷器长时间功用研讨和探讨:包括避雷器的污秽功用、外绝缘的长时间功用、密封功用等,也包括5000h的循环实验。

瑞典(ABB)与荷兰.(KEMA)对复合外套避雷器的短路实验进行了研讨,分析了短路电流预期缺点方式。实验中试品的预处理,实验条件及实验方法等,对IEC标准主张的短路实验也进行了分析,并提出了相应的主张。

1.3国内发展动态

国内专注氧化锌压敏特性开发研讨也是在上世纪六十年代晚期,七十年代进行了很多的科研基础作业,至八十年代晚期前后两次两部避雷器作业查询,金属氧化物避雷器全面取代碳化硅避雷器已成定局。金属氧化物避雷器经两部鉴定为八十年代中期国际先进水平。之后,国内氧化锌避雷器制造业迅猛发展,能够用漫山遍野来描绘。国内产品完全占据了国内市场,一部分优秀企业甚至走向了国际。九十年代中后期,线路避雷器快速发展1997年第一台500kV线路氧化锌避雷器挂网作业(国内第一台220kV线路避雷器于1986年用于镇江大跨距过江铁塔瓷套型始装于铁塔的一个平台上)。现在,750kV氧化锌避雷器投入作业。

当然,咱们还有一些不成熟的当地:

1)在电阻片研讨方面虽然作了多年的作业,现在来看效果不太显着特别是在高梯度研讨方面。虽然出路光亮但有发展缓慢无显着打破;

2)国内的无序竞赛,作业监管束手无策,加之外资的涌入,仅有的出路只需靠与国际接轨,活跃迎战国际竞赛;

3)在线路避雷器开发方面,对线路的雷电过电压研讨方面不行深化,对线路避雷器的额定值的选取、避雷器能量吸收等的确认有待研讨,对一些参数的不适当或许会使避雷器太粗笨,不利于实践装置运用、影响推行。这方面可多参看日本和俄罗斯的研讨作业,进一步再发展一些基础研讨,增强线路避雷器开发、作业的效果。

4)关于复合外套氧化锌避雷器,其长时间功用应是咱们比较注重的问题。例如我国天然条件杂乱:南边有飓风,北方有沙尘暴。因而,国内在完善实验研讨条件,参看IEC标准发展一些研讨作业(5000h)的一起,主张积累作业的力气。在国内典型的地域比方高原、东南沿海,西北、东北、电气化铁道地道等状况,建立长时间的天然老化、污秽站、对典型的复合外套避雷器绝缘子等发展研讨,这样就能够进步作业在国际上的威望。使国内的企业在国际上具有较强的竞赛力。


基本原理和结构

1氧化锌避雷器作业原理

1.1避雷器的效果

避雷器的效果是约束过电压以维护电气设备。避雷器便是在线路或设备上人为地制造绝缘薄缺点即空位设备,空位的击穿电压比线路或设备的雷电冲击绝缘水平低,在正常作业电压下空位处于阻隔绝缘状况,在过电压下空位被击穿接地,放电降压起到维护线路或设备绝缘的效果。

1.2氧化锌避雷器作业原理

氧化锌避雷器是国际公认的今世最先进防雷电器。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,在较高电压下电阻非常小,能够泄放很多雷电流,残压很低,在电网作业电压下电阻很大,泄漏电流只需50—150uA,电流很小,可视为无工频续流,这便是能够做成无空位氧化锌避雷器的原因。它对陡坡和雷电幅值相同有限压效果,防雷维护功用完全是其杰出利益。在我国先出产运用的正是无空位氧化锌避雷器,作业实践标明,它有损坏爆炸率高,运用寿命短等缺点。究其原因,暂态过电压接受能力差是其丧身缺点。而串联空位氧化锌避雷器仍有无空位氧化锌避雷器的维护功用利益,一起有暂态过电压接受能力强的特征,是一种志向的取长补短的产品,结合我国国情可在3—35kV体系串联空位氧化锌避雷器。

1.3线路氧化锌避雷器防雷的基本原理

雷击杆塔时,一部分雷电流经过避雷线流到相临杆塔,另一部分雷电流经杆塔流人大地,杆塔接地电阻呈暂态电阻特性,一般用冲击接地电阻来表征。雷击杆塔时塔顶电位迅速行进,其电位值为Ut=iRd+Ldi/dt式中i—雷电流;Rd—冲击接地电阻;Ldi/dt—暂态分量。

当塔顶电位ut与导线上的感应电位U1的差值跨越绝缘子串50%的放电电压(uso)时,将发生由塔顶至导线的闪络。即Ut—U1>U50,假设考虑线路工频电压幅值Um的影响,则为Ut—U1+Urn>U50。因而.线路的耐雷水平与3个重要因素有关,即线路绝缘子的50%放电电压、雷电流强度和塔体的冲击接地电阻。一般来说,线路的50%放电电压是必定的,雷电流强度与地理位置和大气条件相关,不加装避雷器时。行进输电线路耐雷水平往往是选用下降塔体的接地电阻。在山区,下降接地电阻是非常困难的,这也是为什么输电线路屡遭雷击的原因。

加装氧化锌避雷器往后,当输电线路遭受雷击时,雷电流的分流将发生改动,一部分雷电流从避雷线传人相临杆塔,一部分经塔体入地,当雷电流跨越必定值后,避雷器动作加入分流。大部分的雷电流从避雷器流入导线,传播到相临杆塔。雷电流在流经避雷线和导线时,因为导线间的电磁感应效果,将分别在导线和避雷线上发生耦合分量。

因为避雷器的分流远远大于从避雷线中分流的雷电流,这种分流的耦合效果将使导线电位行进,使导线和塔顶之间的电位差小于绝缘子串的闪络电压,绝缘子不会发生闪络。因而,线路避雷器具有很好的钳电位效果,这也是线路避雷器进行防雷的显着特征。以往输电线路防雷首要选用下降塔体接地电阻的方法,在平原地带相对较简略,关于山区杆塔,则往往在4个塔脚部位选用较长的辐射地线或打深并加降阻剂。以添加地线与土壤的触摸面积下降电阻率,在工频状态下接地电阻会有所下降。但遭受雷击时,因接地线过长会有较大的附加电感值,雷电过电压的暂态分量Ldi/dt会加在塔体电位上,使塔顶电位大大行进,更简略形成塔体与绝缘子串的闪络,反而使线路的耐雷水平下降,因为线路避雷器具有钳电位效果。对接地电阻要求不太严厉,对山区线路防雷比较简略结束,实践证明加装线路避雷器对防雷效果是非常显着的。

2线路氧化锌避雷器的结构

现在的线路氧化锌避雷器分为无空位带脱离器结构及带串联空位结构两种。2.2.1无空位带脱离器结构氧化锌避雷器

2为无空位带脱离器的结构。避雷器经过高压接线夹接在高压线上,下接脱离器,脱离器与地之间用软电缆联接,避免脱离器受力,中心用接地绝缘子过渡固定,并接监测器。当避雷器发生缺点时,脱离器用来将避雷器与体系脱离,以防体系发生永久性缺点,并给出缺点避雷器的显着指示。正常作业状态下和电站型没有太大不同,受污秽影响较小,在正常作业中长时间荷电,修理和监测作业量较大。

2.2带串联空位结构氧化锌避雷器

分为纯空间空位和复合绝缘子固定空位两种,其结构如图3。复合绝缘子固定空位结构即是把两个环状空位用一段复合绝缘子固定,并与避雷器本体串联。利益是空位与避雷器本体构成一个全体,可便利地以任何角度设备在不同杆塔上,维护和替换较为便利。避雷器本体与高压导线用空位阻隔,正常作业中基本不荷电,阻性电流和功率损耗极小,避雷器电阻片不存在老化问题,有利于延伸避雷器的寿数,设备、维护便利。纯空间空位结构则补偿了无空位避雷器正常作业中长时间荷电和复合绝缘子固定空位结构受污秽影响较大的缺点,设备难度较大。

首要功能与特征

1氧化锌避雷器的首要功能

1.1氧化锌避雷器作业中出现的问题

据资料从氧化锌避雷器作业在110KV母线上发生的事端来看,均为氧化锌避雷器本体爆炸,其作业寿数最长达110个月。最短的仅有11个月,从作业时间上、设备的环境、气候、及出产厂,对损坏的氧化锌避雷器进行技能分析。构成氧化锌避雷器作业中爆炸的原因可归纳如下几项:

(1)氧化锌避雷器的密封问题:氧化锌避雷器密封老化问题,首要是出产厂选用的密封技能不完善,或选用的密封材料抗老化功用不安稳。在温差改动较大时或作业时间挨近产品寿数后期,构成其密封不良然后使潮气浸入,构成内部绝缘损坏,加速了电阻片的劣化而引起爆炸。

(2)电阻片抗老化功能差:在氧化锌避雷器作业在其产品寿数的后期,电阻片劣化构成走漏电流上升,甚至构成与瓷套内部放电,放电严峻时避雷器内部气体压力和温度急剧增高,而引起氧化锌避雷器本体爆炸,内部放电不太严峻时可引起体系单相接地。

1.2处理氧化锌避雷器作业问题的要害技能方法

针对氧化锌避雷器几回事端分析的定论,要保证氧化锌避雷器在电网上安全牢靠作业,应采纳以下方法:

(1)规划选型

在规划选型上,应首选有多年安稳作业实践的产品,在选择出产厂时,应选择有先进的工艺设备和完善的检测方法的出产厂,才调保证所选用的氧化锌避雷器具有高的抗老化、耐冲击功用,以使在产品的寿数周期内安稳作业。

(2)防污计划

选用必要的避雷器瓷套的防污方法,如守时清扫或涂以防污闪硅油。在氧化锌避雷器选型上选用防污瓷套型的氧化锌避雷器。

(3)技能管理

加强对氧化锌避雷器的技能管理作业,即对作业在电网上的每一只氧化锌避雷器建立技能档案,对出厂陈述、守时测试陈述及在线监测仪的作业记载均要存人技能档案,直至该避雷器退出作业。据国外有关技能资料核算,氧化锌避雷器损坏的原因有雷电和操作过电压,受潮、污闪、体系条件、自身缺点等,但仍有必定份额损坏的原因不详,故仍有其在作业中对事端原因不明确的问题。又因氧化锌避雷器的劣化速度的离散性,及雷电、操作过电压、谐波、作业环境等的随机性,都决定着氧化锌避雷器的安全作业的牢靠性,故需在往后的作业实践中去研讨、实验、探究和总结,以使得其在作业中的不安全要素可得以防备和完善。


2氧化锌避雷器的特征

2.1氧化锌避雷器的优势

(1)具有完全的防雷功用,即对雷电陡波和雷电幅值相同有限压防护效果。

(2)防雷维护效果不会构成电力网接地缺点或相间短路缺点。

(3)防雷维护效果不应有短路电流或工频续流等工频动力影响。

(4)动作特性应具有长时间作业安稳性,免受暂态过电压危害。

(5)具有接连雷电冲击维护能力。

(6)有较小的外形尺寸,小型化轻量化更便于室内手车柜运用。

(7)具有20年以上运行寿数。

(8)能趁便脱离器监察作业工况,当其失效时主动退出作业。


3.2.2

氧化锌避雷器缺点

氧化锌避雷器的损坏首要是会发生爆炸和简单老化。老化引起的损坏很少,而爆炸事端则时有发生,且发生率较高,严峻的影响到了电网体系的供电。仅以1996年核算,作业35kv及以上的避雷器共1910相,预试中发现损坏的48相,作业中发生损坏的有15相,共发现损坏的避雷器63(其间国产55相,进口8),损坏率为3.3%。发生爆炸事端的设备特征有:①既有大型骨干厂出产的也有小厂出产的:②既有国产的也有进口;③既有发生在雷雨天,也有发生在晴天的;④既有发生在操作时,也有发生在无操作时的;⑤既有发生在中性点非直接接地体系的,也有发生在中性点直接接地体系的。

从各方面查询的分析标明,氧化锌避雷器爆炸事端原因69%为制造质量问题。25%为作业不当,6%为选型不当而构成的。而保存欠好导致内部受潮直接影响产品质量,是引起氧化锌避雷器爆炸事端的首要原因。


4展望

未来20年,国际范围内化石类矿藏燃料仍为国际首要动力(约占80%)。围绕着以高效、节能、坏保为主题,行进动力运用功率,维护生态环境和发展习惯各类现代技能市场需求的新式输变()电配备,都将是电力动力配备之一的高压电气设备的技能发展趋势。

我国电力设备将来会朝着一下方向发展:

*超特高压、大容量技能与配备研发超、特高压电气设备是现在电气设备制造业的火急使命。*小型化、紧凑型设备经过产品优化规划、元件小型化、功用复合集成及新技能的运用等技能方法,使产品结构紧凑,体积缩小,结束产品小型化,节能、减材、低耗。一起,也削减了设备占地面积。

*环境习惯性、协和谐维护类设备环境维护问题已成为全社会遍及注重的问题,产品不只需能够安稳作业,还要同四周环境合作、协调一致,尽量削减或不对环境发生影响,包括空气污染、电磁污染和噪声污染等。

*高牢靠、少()维护设备高牢靠、少()维护是保证电力体系及其电气设备与人身安全,行进供电质量及功率的重要保证。

*智能化技能设备电气配备的智能化便是进行电器设备二次技能现代化。结束一、二次融合不只可对电气设备进行在线检测、作业状况监视、分析判别、操控和维护,还可结束设备的智能(受控)操作等。不只需开发智能化单元,还要开发适宜智能测控的开关设备,一起具有更高的操作牢靠性和特性精度。

*加强设备实验技能研讨电气设备是保证电力体系安全作业至关重要的输变电设备。而电气设备自身的技能功用和产品质量牢靠性水平,只需经过对产品进行各类实验研讨才调对其做出全面、科学的评价。

关于氧化锌非线性电阻片的发展,为了习惯氧化锌避雷器超高电压、小型化、直流输电及安全化的需求,添加新的元素(如稀土元素)、优化工艺和配方、运用新的设备等来行进阀片的电位梯度、下降残压、行进通流容量及改善老化功用等。一起开发适宜直流输电用的直流用氧化锌非线性电阻片和稀土元素系列阀片。

跟着电力需求的迅速添加和电源太规模化及变电站的有用运用空间,一起为了处理由此发生的电力体系问题,氧化锌避雷器向大容量小型化、特高电压化、直流输电及稀土系列MOA方向发展

特高电压输电在我国势在必行,我国已结束1000kV电压等级的特高压输电。因而,咱们可进行特高压MOA、直流MOA及高电位梯度高功用MOA阀片等研讨作业,以满足国内电力体系的需求.缩小MOA技能与国际先进水平的差距。

跟着科技的发展,避雷器定会向着作业安全牢靠、实验方法简略、动作准确率高的方向发展

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