探究组合式过电压保护器和避雷器的配合应用

王建华

摘要：文章主要介绍了组合式过电压保护器和避雷器搭配应用，先介绍了避雷器的发展过程，随后分析了组合式过电压保护器对应间隙结构特征以及应用中的具体选择，最后提出了组合式过电压器和避雷器配合应用注意事项，希望能给相关人士提供有效参考。

关键词：组合式;过电压;保护器;避雷器;配合应用

引言

在国内电力事业持续发展背景下，各种先进科技手段相继应用开来，随着设备装置持续更新发展，组合形式的过电压保护装置开始在电网系统内推广应用开来，过电压保护器最开始属于一种避雷器，是新型保护装置，通常适用于电压小于35千伏的电力系统当中，同时还可以用来控制雷电因素形成的过电压。

一、避雷器发展分析

90年代前，相关电力系统普遍将少油断路器当成开断设备，开断速度相对较慢，操作中过电压出现次数较少，关于设备损坏普遍从雷电侵入波过电压形成，针对该种过电压实施防护处理普遍是以氧化锌和碳化硅等形式的避雷装置为主，其中氧化锌避雷装置拥有操作性能稳定、残压低、动作迅速等特征。在真空开关全面推广应用背景下，过电压操作危害逐渐受到人们广泛重视，过电压主要可以从相间过电压方面体现出来，传统模式避雷器的过电压防护性能较差，为了降低相间过电压破坏设备，开始全面推广应用组合式的过电压保护装置。为了提升电网运行安全，需要针对过电压保护器性能和开发研究进行深入研究。

二、组合式过电压保护器间隙结构特征分析

组合形式的过电压保护装置可以细分成带串联间隙以及无间隙两种形式，此次主要研究带串联间隙形式的氧化锌壁垒装置。而氧化锌组合避雷装置包括氧化锌阀片以及独特间隙体共同构成，按照不同生产厂家中所用技术方案差异，对应间隙结构也存在较大差异对应间隙包含六间隙、单间隙、三间隙以及四间隙等形式，此外，间隙主要差异便是是否存在并联电阻[1]。

三、组合式过电压保护器具体选择

对组合形式下过电压保护装置进行综合选择中，需要率先掌握所选产品主要特征结构，此外还需要考虑电阻片以及间隙对应密封、绝缘性能和产品质量，由于产品质量发挥着决定性影响，为此需要对相关性能指标进行充分了解，确保其满足各项规定要求，符合交流电气装置实际应用中的绝缘配合以及过电压保护规定要求。在设备选择中，需要重点考虑操作冲击保护、雷电冲击保护、标称电流、最高持续电压等，接下来主要针对电压为6到35千伏之间的系統开关装置进行研究，分析系统内部避雷器具体型号选择。

按照避雷器额定电压就进行合理选择，根据避雷器长时间持续运行电压进行合理选择，6到35千伏电压之间的系统普遍是中性点不接地系统，在产生单相接地故障后，相对地电压进一步升高，变成线电压，即系统最高电压，是一种暂时过电压，故障维持时间大于10秒，所以避雷器长时间运行电压设计如下，6到10千伏条件下，持续运行电压超出1.1系统最高电压，而6千伏避雷器持续运行电压大于7.92千伏，10千伏避雷器持续运行电压大于13.2千伏，35千伏条件下，持续运行电压大于40.5千伏。

按照避雷器相关暂时过电压进行选择，暂时过电压可以进一步细分成谐振以及工频两种形式，单相接地问题所形成的工频过电压，能够为合理选择设计避雷器对应额定电压提供有效参考依据。

标称放电对应电流参数选择中，避雷器相关标称放电流In属于波形是8/20us进行等级设计的核心参数，可以进一步分成20、10、5、2.5、1.5kA这五种等级，其中后面三级和电容器、电机避雷器以及中性点进行互相对应，电站避雷器可以分成前三种形式，通常对于电压为6到35千伏的系统的对应电流设计为5kA。

雷电冲击保护方面，避雷器在8/20us的标称放电流条件下，对应残压值是避雷器相关雷电冲击保护水平。陡波标称放电在处于1/5us电流条件下，对应残压值和标称放电电流条件下残压比值应该控制在1.15以下。避雷器相关雷电冲击保护需要符合保护电力装置绝缘配合条件，符合电气设备全波冲击绝缘和雷电冲击保护两者比值需要控制在1.4之下，联系持续运行状态下电压差要求。

在6千伏避雷器持续运行电压超出7.92千伏，电站型MOA，对应残压数值是27千伏，配电形式MOA，残压是30千伏。10千伏避雷器持续电压超出13.2千伏后，电站性MOA，对应残压值是45千安，配电形式MOA，对应残压值是50千伏。35千伏避雷器持续运行电压超出40.5千伏，电站形式MOA，对应残压值是134千安。

操作冲击保护性能，避雷器相关操作冲击电流在30到100us之内最高残压值，操作冲击相关绝缘配合系数需要符合电气设备要求，对应绝缘和冲击保护比值控制在1.15之内。

在6千伏避雷器持续运行电压超出7.92千伏，电站型MOA，对应残压数值是23千伏，配电形式MOA，残压是25.6千伏。10千伏避雷器持续电压超出13.2千伏后，电站性MOA，对应残压值是38.3千安，配电形式MOA，对应残压值是42.5千伏。35千伏避雷器持续运行电压超出40.5千伏，电站形式MOA，对应残压值是114千安。除此之外，还需要联系爬电距离进行综合考虑，确保其满足交接试验标准要求。

四、组合式过电压器和避雷器配合应用注意事项

避雷器装置主要包含过电压保护器，属于绝缘系统中的后备保护装置，属于较高过电压与冲击下最终防线。绝缘配合综合设计中，基于后备装置条件下，能够进一步减少各个电气设备在过电压方面的承受能力，远远超出装置耐受水平的过电压，全部都被后备保护装置所承担[2]。

从理论层面分析，过电压保护装置满足设计要求，是不会出现持续发热超出承担能力的问题。但实际上过电压问题相对而言比较复杂，在某次出现近距离落雷，使系统遇到意外谐波影响都会降低产品综合应用性能，产生意外发热现象，导致设备直接爆裂。过电压保护装置同时也是周围不同设备共用后备保护装置，哪种装置产生运行故障，都会使冲击进一步传到至过电压保护装置内，所以相关生产厂家通常无法给出具体应用寿命，单纯要求用户应该对设备进行按时检修维护，避免产品老化带病运行问题。

在非线性荷载以及电缆全面推广应用条件下，谐振和操作过电压问题更加突出，使得三相组合形式过电压保护装置整体操作动作更加频繁，阀片老化速度持续加快，导致保护器应用寿命被进一步减少，导致系统基于谐振过电压以及各种不正常状态下，使得保护器装置直接崩溃，最终产生开关柜短路现象。过电压保护装置相关运行原理等同于避雷器装置，全部借助压敏电阻基于过电压下降低阻值开启对地能量排放渠道。能量排放中，是压敏电阻进行能量吸收发热变化过程，如果发热超出可承担界限，便会产生破裂现象，严重情况下还会直接爆裂。随着设备装置密封性能提升，则爆裂时破坏性进一步提升，严重条件下会使整个柜体直接破坏。

结语

综上所述，组合式的过电压保护器设备主要是一种绝缘性复合结构，相间残压标准相对较低，对相地和相间拥有较高的过电压保护功能，尤其是开关柜中被安装尺寸所影响场所，和单体形式避雷装置相比，对应结构更加密切，性能良好，适用于高压开关柜。对于部分场所主要联合应用避雷器和过电压保护装置，能够帮助优化电网稳定运行。

参考文献：

[1]廖维东，吴双杰.开关柜内三相组合式过电压保护器的维护[J].电力安全技术，2021，23（02）：57-60.

[2]杨杨，余洪华.浅谈10kV中压供电系统过电压保护事故分析及措施[J].中国井矿盐，2019，50（06）：29-31.