唐忠達(dá)

（南京南瑞集團(tuán)公司,南京 211000）

避雷器在電力系統(tǒng)應(yīng)用中的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施

唐忠達(dá)

（南京南瑞集團(tuán)公司,南京 211000）

避雷器主要用于各種建筑及電力設(shè)備中，用以保護(hù)設(shè)備不受雷電侵害。避雷器的存在使得電力系統(tǒng)在遇到雷擊時(shí)保持一個(gè)相對(duì)絕緣的狀態(tài)，但同時(shí)其在電力系統(tǒng)的應(yīng)用中還存在著不少問(wèn)題。本文首先分析了避雷器的自身防護(hù)問(wèn)題及對(duì)電力系統(tǒng)的具體影響，接著探討了避雷器運(yùn)行中的問(wèn)題，最后給出了應(yīng)對(duì)措施以供參考。

避雷器；問(wèn)題；應(yīng)對(duì)措施

0 引言

避雷器已經(jīng)廣泛的用于電力系統(tǒng)之中，其能夠有效的降低電力系統(tǒng)的雷擊風(fēng)險(xiǎn)，提高電力系統(tǒng)在惡劣天氣下的運(yùn)行穩(wěn)定性。當(dāng)前避雷器的種類(lèi)繁多且功能劃分越來(lái)越細(xì)，因此在選擇上更具有針對(duì)性，同時(shí)避雷器本身的維護(hù)也逐漸的形成了配套的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，極大的降低了避雷器的使用與維護(hù)成本。在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，還需要考慮不同類(lèi)型避雷器與電力系統(tǒng)的實(shí)際匹配效果及所處的環(huán)境特點(diǎn)，運(yùn)行維護(hù)也需要相應(yīng)的技術(shù)措施以確保避雷器的保護(hù)效果。

1 避雷器自身防護(hù)問(wèn)題及其對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的影響

1.1 避雷器本身過(guò)電壓的防護(hù)方法

避雷器對(duì)電力系統(tǒng)的保護(hù)是存在區(qū)間值的，如果超過(guò)一定的電壓上限，避雷器僅能起到分流和限壓的作用，而在一定范圍內(nèi)的雷擊，避雷器能夠利用自身的性能承載電壓。暫態(tài)過(guò)電壓其頻率或?yàn)楣ゎl或?yàn)楣ゎl的整數(shù)倍或分?jǐn)?shù)倍，但與工頻電源頻率總有合拍的時(shí)候，如因某些原因而激發(fā)暫態(tài)過(guò)電壓，工頻電源能自動(dòng)補(bǔ)充過(guò)電壓能量，即使避雷器泄流過(guò)電壓幅值不衰減或只弱衰減，暫態(tài)過(guò)電壓如果進(jìn)入避雷器保護(hù)動(dòng)作區(qū)，勢(shì)必長(zhǎng)時(shí)反復(fù)動(dòng)作直至熱崩潰，造成避雷器損壞爆炸。暫態(tài)過(guò)電壓對(duì)避雷器本身會(huì)產(chǎn)生不可修復(fù)的破壞，同時(shí)也會(huì)直接影響到電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。碳化硅避雷器暫態(tài)過(guò)電壓承受能力強(qiáng)，但由于運(yùn)行中動(dòng)作特性差，仍可能遭受暫態(tài)過(guò)電壓危害。無(wú)間隙氧化鋅避雷器因其具有拐點(diǎn)電壓的緣故，故存在暫態(tài)過(guò)電壓承受能力差的缺點(diǎn)。對(duì)暫態(tài)過(guò)電壓危害有效防護(hù)辦法是加裝結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定的串聯(lián)間隙，其可將全部暫態(tài)過(guò)電壓限定在保護(hù)死區(qū)內(nèi)，使避雷器免受危害。

1.2 避雷器對(duì)電力系統(tǒng)的相關(guān)影響

保護(hù)間隙和管型避雷器在間隙擊穿后，保護(hù)回路再也沒(méi)有限流元件，保護(hù)作用會(huì)產(chǎn)生接地故障或相間短路故障，影響電力系統(tǒng)的正常、安全運(yùn)行。氧化鋅避雷器在保障電力系統(tǒng)不受到雷擊的影響同時(shí)，限流元件的存在避免了保護(hù)作用產(chǎn)生接地故障或相間短路故障，也不會(huì)誘發(fā)電力系統(tǒng)的斷電保護(hù)，進(jìn)一步提升了電力系統(tǒng)在惡劣環(huán)境下的運(yùn)行穩(wěn)定性。

1.3 避雷器連續(xù)雷電沖擊保護(hù)能力

連續(xù)沖擊保護(hù)能力指兩次或兩次以上的雷電入侵，并且之間的時(shí)間差極其之短，數(shù)百μs至數(shù)千μs。碳化硅避雷器保護(hù)動(dòng)作既泄放雷電流也泄放工頻續(xù)流，切斷續(xù)流時(shí)耗最大達(dá)10000μs，一次保護(hù)循環(huán)時(shí)間遠(yuǎn)大于10000μs才能恢復(fù)到再次動(dòng)作能力，因此碳化硅避雷器沒(méi)有連續(xù)雷電沖擊保護(hù)能力。氧化鋅避雷器保護(hù)動(dòng)作只泄放雷電流，雷電流泄放（小于100μs）完畢，立即恢復(fù)到可進(jìn)行再次動(dòng)作能力，因此其具有連續(xù)雷電沖擊保護(hù)能力。

1.4 工頻能源的浪費(fèi)

防雷器件泄放雷電流的同時(shí)，避雷器中有些器件會(huì)泄放工頻電流，這會(huì)造成能源的浪費(fèi)。保護(hù)間隙或管型避雷器保護(hù)動(dòng)作可能伴隨短路電流（幾kA至幾十kA）對(duì)地放電，碳化硅避雷器保護(hù)動(dòng)作時(shí)會(huì)發(fā)生工頻續(xù)流對(duì)地放電，這些均會(huì)造成能源浪費(fèi)，而氧化鋅避雷器保護(hù)動(dòng)作時(shí)不會(huì)伴隨有短路電流或工頻續(xù)流，可避免保護(hù)作用帶來(lái)的工頻能

源浪費(fèi)。

2 避雷器運(yùn)行中的問(wèn)題

2.1 避雷器的密封問(wèn)題

密封問(wèn)題直接關(guān)系到避雷器的使用效果及壽命，實(shí)際上當(dāng)前的密封效果主要受到密封技術(shù)和密封材料兩方面的影響，在惡劣環(huán)境下持續(xù)工作的避雷器如果密封質(zhì)量不過(guò)關(guān)，將很快受到環(huán)境中的潮濕、粉塵等的影響，避雷器內(nèi)部的封閉空間將會(huì)被污染，進(jìn)而降低了避雷器的絕緣效果，最終在遇到雷電時(shí)失效甚至爆炸，因此必須高度重視避雷器的密封問(wèn)題，這是關(guān)系到其質(zhì)量的最關(guān)鍵因素之一。

2.2 電阻片抗老化性能差

電阻片的存在主要用于阻擋電流擊穿避雷器，從而確保電力系統(tǒng)不受雷電的影響，實(shí)際上每次承受雷電侵入的時(shí)候電阻片都會(huì)產(chǎn)生一定程度的老化，老化大的電阻片將不可避免的在避雷器內(nèi)部產(chǎn)生電流的泄漏，這種泄漏在初期可能僅僅是導(dǎo)致避雷效果的下降，但是隨著避雷器密封效果的下降，就可能在泄漏電流的時(shí)候誘發(fā)避雷器的爆炸。電阻片的老化周期過(guò)短，導(dǎo)致避雷器的壽命縮減，因此有必要提升電阻片的抗老化性能，從而延長(zhǎng)避雷器的使用周期。

2.3 瓷套污染

避雷器絕大多數(shù)情況下都是安裝在室外的，因此要直接面對(duì)惡劣的工作環(huán)境，各種粉塵、潮濕等都會(huì)影響到避雷器的性能，而安裝在工業(yè)廠區(qū)等環(huán)境下的避雷器，更是直接面對(duì)各種金屬粉塵的污染，金屬粉塵會(huì)直接彌漫在空氣中然后污染瓷套，瓷套沾染了金屬粉塵后就會(huì)導(dǎo)致電流分布的差異化，電阻片的電流釋放也無(wú)法均勻的通過(guò)瓷套釋放，瓷套表面的金屬粉塵形成了絕緣污穢，從而導(dǎo)致電阻片面臨的電流級(jí)別比正常情況下高2個(gè)數(shù)量級(jí)，從而誘發(fā)電流的不均勻分布和電阻片的加速老化，加之密封效果的逐漸失效，很容易在短時(shí)期內(nèi)導(dǎo)致避雷器的失效或者是雷擊狀態(tài)下的爆炸事故。

2.4 高次諧波

高次諧波的存在主要是大型電力設(shè)備及變頻設(shè)備的使用，這些高次諧波的存在將直接影響到避雷器的運(yùn)行效果，受到最直接影響就是電阻片，電阻片本身會(huì)在正弦電壓的作用下形成奇次諧波，這種諧波在高次諧波的作用下將產(chǎn)生放大效果，加速電阻片的老化，比如某電網(wǎng)附近搭載了大噸位電弧爐的話，那么其產(chǎn)生的高次諧波將直接導(dǎo)致周邊的避雷器使用壽命明顯縮短，這種影響是非常顯著的。

2.5 抗沖擊能力差

氧化鋅避雷器有許多其他避雷器所沒(méi)有的優(yōu)點(diǎn)，但是它一般會(huì)在操作過(guò)電壓或者是雷電情況下抗沖擊能力差，經(jīng)常性發(fā)生事故。電阻片在制造時(shí)，因?yàn)楦鱾€(gè)程序可能出現(xiàn)控制不嚴(yán)格的情況，使得電阻片的耐受方波沖擊的能力大為減弱，在不斷地吸收過(guò)電壓能量的時(shí)候，電阻片的劣化速度會(huì)隨之加快，從而減弱最終失去其本身功能。

3 應(yīng)對(duì)措施

3.1 設(shè)計(jì)選型

在進(jìn)行避雷器的選型時(shí)，要注重選擇投入市場(chǎng)時(shí)間長(zhǎng)、經(jīng)過(guò)若干代的改良的避雷器型號(hào)，并且要查看產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)及相關(guān)檢測(cè)手段，從而優(yōu)選出使用壽命長(zhǎng)、密封性好、電阻片性能好的避雷器，從而確保避雷器應(yīng)用之后的抗老化性能優(yōu)良且事故率低。同時(shí)，避雷器種類(lèi)繁多，應(yīng)根據(jù)其性能特點(diǎn)、安裝場(chǎng)合選擇合適的避雷器。

3.2 加強(qiáng)在線監(jiān)測(cè)

要不斷強(qiáng)化避雷器的在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)，從而確保避雷器在出現(xiàn)故障后第一時(shí)間得到修復(fù)，避免故障避雷器和已經(jīng)老化無(wú)法承載雷擊的避雷器“帶病作業(yè)”，問(wèn)題避雷器的存在不僅僅會(huì)在雷擊時(shí)損毀避雷器本身，還會(huì)因此而導(dǎo)致電力設(shè)備受到巨大的影響，因此避雷器的故障排查和在線監(jiān)測(cè)不僅僅是關(guān)系到避雷器的成本問(wèn)題，還直接關(guān)系到電力設(shè)備的穩(wěn)定性和安全，必須得到重視。

3.3 瓷套防污治理

對(duì)于瓷套的防污治理，要從兩個(gè)方面入手。第一是預(yù)防措施，通過(guò)涂抹各種防污材料避免金屬粉塵污染瓷套；第二是治理措施，定期的對(duì)瓷套進(jìn)行表面污染物清理，從而保持瓷套的清潔。兩種方式的結(jié)合使用能夠很大程度上避免污染帶來(lái)的避雷器污閃問(wèn)題，提高避雷器的使用安全。

3.4 諧波治理

高次諧波的存在會(huì)極大的影響避雷器的使用壽命，因此可以通過(guò)兩個(gè)方法降低這種干擾，首先是改進(jìn)避雷器自身的電阻片性能，第二是通過(guò)一定方法降低高次諧波的影響范圍，如通過(guò)無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆绞浇档透叽沃C波的值，或者是通過(guò)濾波設(shè)施來(lái)控制高次諧波的影響范圍，從而有效的降低諧波對(duì)避雷器的影響。

3.5 加強(qiáng)技術(shù)管理

要不斷強(qiáng)化技術(shù)層面的更新和管理，對(duì)避雷器的參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)情況統(tǒng)計(jì)分析避雷器的運(yùn)行問(wèn)題，從技術(shù)層面探討改進(jìn)的渠道和方法，并積極的與生產(chǎn)廠家溝通，利用運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)合作改進(jìn)避雷器，從而不斷優(yōu)化避雷器的技術(shù)指標(biāo)。

4 結(jié)束語(yǔ)

避雷器可極大的提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，但是避雷器的運(yùn)行會(huì)受到外部環(huán)境、本身性能、電力設(shè)備運(yùn)行的各方面干擾，外部環(huán)境主要是粉塵、雷擊、潮濕等的影響，本身性能包括電阻片放電性能、抵御高次諧波的能力等，電力設(shè)備帶來(lái)的干擾主要是高次諧波的影響。這些影響將會(huì)削減避雷器的性能，并降低其使用壽命，因此必須通過(guò)各種手段來(lái)提高避雷器的使用壽命、改善避雷器的使用環(huán)境，從而更好的保障電力系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.01.137