探究电力系统中避雷器的运用

广东电网有限责任公司佛山供电局 杨伟超



探究电力系统中避雷器的运用

广东电网有限责任公司佛山供电局 杨伟超

【摘要】这篇文章在简单介绍避雷器工作原理和发展史的基础上，结合相关数据分析避雷器在电力系统运用中可能存在的四个问题，并针对这些问题进一步阐述了避雷器运用于电力系统领域行之有效的三大技术措施，希望能为电力系统行业的发展提供参考性的资料，促进电力行业发展。

【关键词】电力系统；避雷器；运用

1　引言

随着经济的不断发展，人们对电力系统的安全性要求越来越高，避雷器作为电力系统必不可少的安全保护设施之一，对电力系统免遭雷电冲击波的攻击起到有效的预防作用，其安全性能也备受人们关注。在电力系统正常工作过程中，发生雷击时，会有较强的雷电冲击波通过沿线路侵入到变电站，导致电压急剧升高。在这种情况下，如果线路上或变电站安装有避雷器，避雷器首先会通过放电将雷电流经过导体引入到大地，接地装置会将雷电压的幅值限制在被保护线路所能承受的冲击安全范围内，确保电力系统的安全。

避雷器按其时间发展的先后顺序可分为以下5种：①保护间隙避雷器，是形式最简单的一种避雷器；②管型避雷器，它是保护间隙的另一种形式，它与保护间隙的不同在于它可以在放电后进行自行灭弧；③阀型避雷器，把单个的放电间隙分成若干个短的串联间隙，并增加了非线性电阻，使保护性能得到提高；④磁吹避雷器，利用磁吹式火花间隙，加强了灭弧能力，同时还具有限制内部过电压的功能；⑤氧化锌避雷器，利用氧化锌阀片伏安特性，即在正常工频电压下呈高电阻特性，在高频电压下呈现低电阻特性，限制了避雷器上的电压，同时具有无间隙、无续流残压低等优点，也能有效的限制内部过电压，目前是使用范围最广的一种避雷器。

2　避雷器在电力系统运用中的问题探讨

2.1避雷器连续雷电冲击保护能力

连续雷电冲击，是指电力系统两次或两次以上遭受到雷电入侵波，并且次与次之间的时间差极短，一般在数百μs至数千μs以内。碳化硅避雷器保护动作的双重作用体现在：一是泄流雷电，二是泄流工频续流，切断续流时所用的时间约为10000μs，因此，一次保护循环的时间要超过10000μs，也就是说超过10000μs后才可以进入下一个动作循环，可见这种避雷器不具有抵抗连续雷电冲击的能力。而氧化锌避雷器与碳化硅避雷器不同，其保护动作只是单一地泄放雷电流，电流在100μs之内泄放完毕。雷电流泄放完毕后会立即重复下一个动作，具有再次动作能力，故该类型避雷器对连续雷电冲击具有自我保护能力，这种功能显然在多雷区或者雷电活动特别强烈的地区具有较大的优势。表1从额定电压、工频参考电压、直流1mA电压、8/20us 5KA 残压、2ms方波通流容量五个方面对串联间隙氧化锌避雷器Y5C1-12.7和碳化硅避雷器Y5W2-12.7/43进行技术参数分析，图1所示为氧化锌避雷器和碳化硅避雷器的伏安特性曲线比较。

表1　串联间隙氧化锌避雷器Y5C1-12.7和碳化硅避雷器Y5W2-12.7/43技术参数分析

2.2避雷器自身对电力系统不安全影响

保护间隙和管型避雷器在发生雷电时，当间隙击穿后，避雷器的整体保护回路上会由于缺乏限流原件，会导致保护动作引发接地故障或相间短路故障，增多电力系统的故障率，影响电力系统正常、安全、可靠的运行。为了对保护作用下的故障发生起到较好的预防作用，通常采用氧化锌避雷器，从根本上防止保护作用发生接地故障或相间短路故障，以降低其在雷害作用下断电的机率，实现对线路的保护，无须自动重合闸装置就能减少电力系统雷害停电事故。

图1　氧化锌避雷器和碳化硅避雷器的伏安特性曲线比

2.3避雷器自身过电压防护问题

由于避雷器是过电压保护设备， 其自身仍然存在着过电压防护问题。所以在一些能量水平有限的过电压情况下，如雷电过电压、操作过电压，避雷器的泄流功能可以形成有效的、良好的限压保护作用。但当能量无限且有补充能源的过电压出现时， 如暂态过电压（包括工频过电压和谐振过电压），尤其是瞬间过电压产生时，频率水平快速升高，或为工频或为工频的整数倍或分数倍，从而与工频电源频率总有合拍的现象。在这种情况下，极易激发暂态过电压，工频电源能自动补充过电压能量，加之避雷器泄流使过电压幅值不衰减或只弱衰减，如果暂态过电压处在避免器保护动作区域内，势必会导致避雷器持续不断的反复进行动作，直至温度过高发生热崩溃，避雷器被毁坏爆炸，因此暂态过电压的存在对避雷器装置带来较大的致命性危害。如果已经把全部暂态过电压限定在保护死区内，不受其危害的避雷器我们说它对暂态过电压的承受能力相对较强， 反之说它对暂态过电压的承受能力相对较差。在众多避雷器类型中，碳化硅避雷器对过电压有一定的承受能力，但在其运行过程中动作不具有稳定性，会因为冲击放电电压下降的问题，处于危险状态。无间隙氧化锌避雷器会由于它的拐点电压偏低，最大相电压只有2.21-2.56Uxg，但是存在暂态过电压最大值可达2.5-3.5Uxg，故存在对暂态过电压承受能力差的缺点。为了让避雷器有更强的防护过电压能力，就要把所有的暂态过电压堵在保护死区内，恰恰串联间隙氧化锌避雷器的结构性能就能很好的保护避雷器。

2.4工频能源的浪费

在重视避雷器泄放雷电流的限（降）压保护作用的同时，也不能轻视或忽视有些器件在泄流的时会对能源造成浪费。保护间隙或者管型避雷器的保护动作可能会有短路电流（几kA至几十kA）流入大地，而造成能源的浪费。例如，碳化硅避雷器就是在泄流（避雷器FS型为50A，FZ型为80A，FCD型为250A）保护避雷器的同时浪费了电能，然而氧化锌避雷器却可以彻底避免电能的浪费。

3　避雷器在电力系统中应用的技术措施

3.1避免环境污染对避雷器的不良影响

应用在电力系统中的避雷器大多数都是放置在室外环境中，避雷器瓷套不可避免的处于不良环境的污染下，受到环境和粉尘的污染，导致瓷套表面不均匀， 进而影响电流的分布，使电阻片的电流增加，影响对过电压的吸收效率。长期处于环境污染之下，会加剧电阻片的劣化。因此，我们需要大力加强环境保护，从根本上对空气中的粉尘进行治理。打造洁净生活环境的同时，延长避雷针的使用寿命。与此同时，我们还可以定期对避雷器进行清理，给避雷针涂抹保护油，加强其抗污染性能。

3.2预防避雷器电阻片的老化现象

避雷器在使用过程中，不可避免的会出现出现老化现象，产生老化现象的原因一般与厂家密封不严、生产材料抗老化能力差、环境变化、产品寿命等原因有关。在避雷针密封不好的情况下，外界中的潮气不可避免的会侵入到避雷器的内部，长此以往会破坏其内部的绝缘层，加快电阻的恶化，并有可能引发爆炸事故。针对避雷器密封和电阻片老化问题，生产厂家要加强技术控制，严格把关生产材料，在生产过程中做好密封处理工作。对存在老化迹象的避雷器及时进行更换，并采取合理的措施对不良老化现象的避雷器进行预防，采取有效的抑制措施防止老化泄漏导致的电流变大，对放电现象进行严格控制避免避雷器发生爆炸。

3.3强化技术监管

避雷器应用于电力系统中时，必须要加强技术管理和控制，不仅要对运用于电力系统中的避雷器建立完整的档案信息，同时还要实时的记录避雷器的各项监控数据，并将这些数据归并到避雷器系统档案中。避雷器的寿命、性能都会受到多反面因素的影响，所以要探究、总结影响避雷器性能的综合因素，优化操作技能，降低避雷器运用到电力系统阶段的不稳定因素，提高避雷器安全使用性能。

4　结束语

避雷器的应用起到了有效的防雷和避雷的效果，保证了电力系统运行的安全性、可靠性和持续性。针对避雷器在应用过程中存在的一些不足，使得我们必须加强对避雷器的科学分析，采取有效的预防控制措施，为电力系统提供安全、优质的服务，让避雷器充分发挥作用，实现良好的经济效益和社会效益，为电力行业的健康、持续的发展提供保障。

参考文献

［1］陈晓林，龙敬朝.线路避雷器防雷技术研究与实践［J］.科技风.2016（4）：13.

［2］李春霞，孙艳荣，李爱玲，王鹏.10kV氧化锌避雷器故障判断方法探析［J］.通讯世界.2015（7）：159-160.

［3］马同新.避雷器在电力系统中应用的相关问题探讨［J］.山东工业技术.2015（5）：197.

［4］李晓鹏，王刚.电力系统应用中避雷器相关问题探讨［J］.科技资讯.2013（3）：122.