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避雷器應用的比較
目前在電力系統(tǒng)中運行的避雷器主要有兩種類型。一類是以串聯(lián)火花間隙與碳化硅閥片為主要元件的傳統(tǒng)閥型避雷器;另一類是以氧化鋅電阻片為主要元件的金屬氧化物避雷器。其主要元件的伏安特性如下圖一二所示。
從圖一可以看到，對于單個間隙而言當很大的雷電流流過非線性電阻時，非線性電阻將呈現(xiàn)很大的電導率，使避雷器上出現(xiàn)的殘壓U0不致過高。當雷電流過去后，加在閥片上的電壓是系統(tǒng)電壓Ux時， 非線性電阻的電導率突然下降而將工頻續(xù)流限制到很小的數(shù)值。事實上閥型避雷器的間隙由數(shù)個或數(shù)十個單間隙組成而形成的一個電容鏈。由于電極片對地和對高壓 端蓋的部分電容的影響，電壓在各間隙上分布是不均勻的。嚴重的是這種不均勻非常的不穩(wěn)定，它受瓷套表面情況影響很大，使得避雷器的工頻放電電壓很不穩(wěn)定。 雖然可以通過在每個間隙或間隙組上并聯(lián)一個分路電阻來解決，但分路電阻中將長期有電流流過(泄漏電流);且經長期運行非線性并聯(lián)電阻會逐漸老化，表現(xiàn)為阻值增加，電導電流下降，影響避雷器性能。
從圖二可以看到氧化鋅電阻片在擊穿區(qū)域具有較好的非線性，使得氧化鋅避雷器在正常工作電壓下電阻值很大，泄漏電流很小;在過電壓情況下其電阻值又很小，過電壓能量釋放即恢復到高阻值狀態(tài)，無工頻續(xù)流，所以無間隙氧化鋅避雷器得到了廣泛應用。
但是，作為過電壓保護電器，針對其所釋放的能量，其自身仍存在過電壓防護問題。對于能量有限的過電壓(如雷電過電壓和操作過電壓)，避雷器泄流能起限壓保護作用。對能量是無限(有補充能源)的過電壓，如暫態(tài)過電壓(工頻過電壓和諧振過電壓的總稱)， 其頻率或為工頻或為工頻的整數(shù)倍或分數(shù)倍，與工頻電源頻率總有合拍的時候，如因某些原因而激發(fā)暫態(tài)過電壓，工頻電源能自動補充過電壓能量，即使避雷器泄流 過電壓幅值不衰減或只弱衰減，暫態(tài)過電壓如果進入避雷器保護動作區(qū)，勢必長時反復動作直至熱崩潰，避雷器損壞爆炸，因此暫態(tài)過電壓對避雷器有致命危害。如 果已將全部暫態(tài)過電壓限定在保護死區(qū)內不受其危害的避雷器，稱之為暫態(tài)過電壓承受能力強，反之稱暫態(tài)過電壓承受能力差。碳化硅避雷器暫態(tài)過電壓承受能力 強，但由于運行中動作特性穩(wěn)定性差，常因沖擊放電電壓(保護動作區(qū)起始電壓)值下降，仍可能遭受暫態(tài)過電壓危害，動作負載重壽命短。無間隙氧化鋅避雷器因其拐點電壓(可近似地把參考電壓當作拐點電壓)偏低，僅2.21～2.56Uxg(最大相電壓)，而有些暫態(tài)過電壓最大值達2.5～3.5Uxg，故有暫態(tài)過電壓承受能差，損壞爆炸率高和壽命短等缺點。
對 暫態(tài)過電壓危害有效防護辦法是加結構性能穩(wěn)定的串聯(lián)間隙將全部暫態(tài)過電壓限定在保護死區(qū)內，使避雷器免受其危害。串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器有此獨具優(yōu)點。結構 上串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器既有間隙又用氧化鋅閥片，其間隙結構不同于碳化硅避雷器。其間隙數(shù)量少，當過電壓達到沖擊放電電壓時，間隙無時延擊穿，同時因隙距 大動作特性穩(wěn)定，可避免碳化硅避雷器間隙帶來的缺點。串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器的間隙已將全部暫態(tài)過電壓限定在保護死區(qū)內免受其危害，故又可避免無間隙氧化鋅 避雷器因拐點電壓偏低帶來的缺點。
2. 串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器試驗問題
隨著現(xiàn)代防雷技術的發(fā)展，在小電流接地系統(tǒng)中交流串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器正逐步在變壓器開關、母線、電動機、發(fā)電機、線路、電容器組等電氣設備得到應用。作為電氣設備本身，同樣存在著閥片性能、參數(shù)設計、絕緣材質、裝配不良、密封缺陷等問題;掌握其性能狀況亦顯得十分必要。對于中性點非直接接地的3—63KV電力系統(tǒng)中的氧化鋅避雷器，我國電力行業(yè)標準DL/T 596—1996《電力設備預防性試驗規(guī)程》(以下簡稱《規(guī)程》)明確規(guī)定其試驗項目為：1.絕緣電阻;2.直流1mA下的電壓U1mA及75%U1mA下的電流。眾所周知，該規(guī)程關于氧化鋅避雷器的試驗項目是源于《交流無間隙金屬氧化物避雷器》(GB11032—89)的規(guī)定要求，是針對交流無間隙氧化鋅避雷器的�！兑�(guī)程》規(guī)定的試驗項目是否適用帶串聯(lián)間隙的氧化鋅避雷器值得商榷。
《規(guī)程》規(guī)定碳化硅避雷器FS系列的試驗項目為1.絕緣電阻;2.工頻放電。FCD系列試驗項目為1.絕緣電阻;2.電導電流。結合無間隙氧化鋅避雷器和有間隙碳化硅避雷器因結構不同而在試驗上的不同，我們認為目前在小電流接地系統(tǒng)中廣泛使用的帶串聯(lián)間隙的氧化鋅避雷器試驗項目應為1.絕緣電阻;2.工頻放電。對于一些為了解決電壓分布問題，而在間隙兩側并聯(lián)電阻的串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器還應做電導電流。
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