避雷器工作原理及相应试验

什么是阀型避雷器的非线性因数?如何测量与判断

一、阀型避雷器非线性因数的概念

阀型避雷器的阀片电阻是非线性的，之所以采用非线性电阻，是因为它在大气过电压作用时电阻很小，它能把很大的雷电流导入大地，保护电气设备。当雷电流过后，它又能呈现很高的电阻，限制工频续流的数值，从而有利于避雷器火花间隙电弧的熄灭。阀片电阻非线性的特性可用下式表示

二、非线性因数α的测量与判断

（一）测量目的

在35～220kV的线路上，安装在同一相上的普通阀型避雷器，都是由几个标准元件串联组成的。各标准元件上的电压U和工频续流I满足式U=CIα，各元件的材料系数C 和工频续流都相同。为了使各串联元件上的电压分配均匀，要求各串联元件的非线性系数 α 基本相近，因此，必须分别校验各串联元件的非线性系数α，以判断其α系数是否匹配。

（二）测量原理

对每一个串联组合元件分别加U1、U2电压，分别测量通过的电流I1、I2，则有

（三）试验接线和试验电压

阀型避雷器的非线性系数的测试，一般结合电导电流的测量一起进行。其试验接线如下图所示，其试验电压按表1选取。

表1

（四）分析判断

FZ型避雷器的非线性因数一般在0.25~0.45之间。同一相内串联组合元件的非线性因数差值不应大于0.05。

氧化锌避雷器的工作原理和它的突出优点有哪些？

一、基本工作原理

金属氧化物避雷器与普通阀型避雷器的主要区别在于阀片材料不同，普通阀型避雷器的阀片材料是碳化硅（金刚砂），而金属氧化物避雷器的阀片材料是由半导体氧化锌和其他金属氧化物（如氧化钴、氧化锰等）在高温（1000℃以上）下烧结而成。氧化锌阀片又称压敏电阻，具有比碳化硅更优良和更理想的非线性电阻特性。在系统运行电压下，它的电阻很大，通过的电流很小，仅为1mA左右，这样小的电流不会烧坏阀片，因此可以不用串联间隙来隔离工频运行电压；当电压升高时，它的电阻变得很小，可以通过大电流，残压也很低，使设备得到保护，而过电压消失之后，它又恢复原状。

二、突出优点

1）由于氧化锌避雷器不需要串联间隙，因此结构简单、体积小、重量轻、寿命长。

2）性能稳定。由于氧化锌避雷器没有间隙，不存在间隙放电电压受外界因素影响的问题，也不存在间隙放电分散性和误动等问题。

3）制造方便，适用于自动化批量生产。

4）便于制成直流避雷器。由于它没有间隙，不产生电弧，且具有良好的非线性电阻特性，使制造直流避雷器的困难迎刃而解。

5）保护性能好。金属氧化物避雷器的保护性能与间隙的放电电压无关，仅由阀片冲击残压决定。而氧化锌阀片残压又较低，所以保护性能好。

6）可以承受多重雷击。在雷电流通过金属氧化物避雷器之后，没有工频续流通过，所以通过避雷器的能量大为减少，因此它能承受多重雷击。

7）通流能力大。金属氧化物避雷器通流能力比碳化硅避雷器强，当单片氧化锌阀片通流容量不能满足时，除可以将阀片直径加大外，还可以采用多支避雷器并联，以提高通流容量。

避雷器绝缘电阻试验以及避雷器U1mA和75%U1mA下的泄漏电流

避雷器施加高压电压时，避雷器不可避免地要产生泄流电流，这时衡量避雷器质量好坏是否合格的一个重要指标。直流1mA下的电压UlmA为无间隙金属氧化物避雷器通过1mA直流电流时，被试品两端的电压值。0.75U1mA电压下的漏电流，为试品两端施加75%的U1mA电压，测量流过避雷器的直流漏电流。U1mA和0.75U1mA下漏电流是判断无间隙金属氧化物避雷器质量状况的两个重要参数，运行一定时期后，U1mA和0.75UlmA下漏电流的变化能直接反映避雷器的老化、变质程度。特别是对采用大面积金属氧化物电阻片组装的避雷器和多柱金属氧化物电阻片并联的避雷器，用此方法很容易判断它们的质量缺陷。

试验步骤

1、首先拆除避雷器上与计数器连线。 

2、然后用计数器检测仪将计数器进行试验。 

3、用摇表测量避雷器上口对底座，上口对地及底座对地的绝缘电阻，其阻值应≥2500兆欧。 

4、连接操作箱与直流高压发生器及避雷器之间的连线，仪器必须可靠接地。 

5、合上电源开关，按下操作箱上的“启动”按钮，“电源”指示灯亮，慢慢调节“粗调”旋钮，（特别注意：测量0.75UlmA下漏电流时的UlmA电压值应选用UlmA初始值或制造厂给定的UlmA值，当用“粗调”旋钮将电压升至微安表显示为200微安时，这时的微安表将在电压升高的情况下急剧上升，所以当微安表显示为200微安时，应选用“细调”旋钮缓慢升压）操作箱电压表显示所调电压，当微安表显示电流接近1000微安时，可用“细调”旋钮调节，当微安表显示1000微安时，停止调节，快速记录电压表电压值，同时按下75%电压显示锁存按钮，将电压表电压降至75%的电压值，然后开始计时1分钟，1分钟后记录微安表上显示的电压值。

6、降压，当电压表上电压显示为零时，“零位”指示灯亮，按下“停止”按钮和电源开关。 

7、用放电棒对高压发生器及避雷器进行充分放电。 

8、然后用摇表摇测避雷器上口对地，上口对底座，底座对地的绝缘电阻。          9、恢复所拆避雷器及计数器接线。

注意事项

1、试验设备在通电前，务必接上地线。 

2、试验前应将避雷器清扫干净，以减少测量误差。 

3、接好线应复查无误后方可加压，同时应检查接地是否良好。

4、开机前应检查操作箱“粗调”“细调”旋钮是否良好，是否在零位。 

5、实验前，应检查电源电压AC220V或380V。 

6、加压速度不能太快，以防止突然高压损坏避雷器。 

7、在试验过程中应密切观察避雷器及各表计，如出现异常情况，应立即降压，并切断操作箱电源，停止操作。

8、微安表到避雷器的引线需加屏蔽，分压器高压侧应接在微安表的电源侧，读数时注意安全。如避雷器的接地端可以断开时，微安表可接在避雷器的接地端，应注意避免避雷器潮湿或污秽对测量结果的影响，必要时可考虑加装屏蔽环。应尽量避免电晕电流、杂散电容和表面潮湿污秽的影响。

9、测量电导电流的微安表，其准确度宜不大于15级。

接线图

试验结果分析

UlmA值应符合GB 11032中的规定，并且与初始值或与制造厂给定值相比较，对于35kV及以下中性点非直接接地的避雷器或采用面积为20cm2及以下规格金属氧化物电阻片组装的避雷器，变化率应不大于±5%；对于35kV～220kV中性点直接接地的避雷器或采用面积为25cm2～45cm2规格金属氧化物电阻片组装的避雷器，变化率应不大于±10%；

对于220kV以上中性点直接接地的避雷器和多柱金属氧化物电阻片并联的避雷器或采用面积为50cm2“及以上规格金属氧化物电阻片组装的避雷器，变化率应不大于±20%。

 0.75UlmA下的漏电流值与初始值或与制造厂给定值相比较，变化量增加应不大于2倍，且漏电流值应不大于50μA。对于多柱并联和额定电压216kV以上的避雷器，漏电流值应不大于制造厂标准的规定值。