避雷器的工作原理

避雷器的工作原理（精选8篇）

避雷器的工作原理 第1篇

避雷器避雷针的工作原理

避雷器能释放雷电或兼能释放电力系统操作过电压能量保护电工设备免受瞬时过电压危害又能截断续流不致引起系统接地短路的电器装置。避雷器通常接于带电导线与地之间与被保护设备并联。当过电压值达到规定的动作电压时避雷器立即动作流过电荷限制过电压幅值保护设备绝缘电压值正常后避雷器又迅速恢复原状以保证系统正常供电。避雷器避雷针原理避雷针分为被动/普通避雷针和主动/提前放电避雷针。提前放电避雷针主要由激发器从自然界的电场中吸收并贮存能量规范的避雷针安装使避雷针针尖与大地处于等电位状态。该避雷针保护范围比普通避雷针的保护范围更大。雷闪发生前激发器与针尖之间的电位差大致相当于雷云与大地之间的电位它们之间的电压降使避雷针尖端放电从而产生一个早期的上升先导改变雷云的向下先导的走向将建筑物的落雷点转移到自身上来并迅速、安全地将雷电安全地泄放到大地避免建筑物受到雷击。避雷器的特点及作用 避雷器的作用是用来保护电力系统中各种电器设备免受雷电过电压、操作过电压、工频暂态过电压冲击而损坏的一个电器。避雷器的类型主要有保护间隙、阀型避雷器和氧化锌避雷器。保护间隙主要用于限制大气过电压一般用于配电系统、线路和变电所进线段保护。阀型避雷器与氧化锌避雷器用于变电所和发电厂的保护在500KV及以下系统主要用于

限制大气过电压在超高压系统中还将用来限制内过电压或作内过电压的后备保护。开放式间隙避雷器 间隙避雷器的工作原理基于电弧放电技术当电极间的电压达到一定程度时击穿空气电弧在电极上进行爬电。优点放电能力强通流量大可以达到100KA漏电流小 热稳定性好 缺点残压高反映时间慢存在续流 工艺特点由于金属电极在放电时承受较大电流所以容易造成金属的升华使放电腔内形成金属镀膜影响避雷器的启动和正常使用。放电电极的生产主要还是集中在国外一些避雷器生产企业电极的主要成分是钨金属的合金。工程应用该种结构的避雷器主要应用在电源系统做B级避雷器使用。但由于避雷器自身的原因容易引起火灾避雷器动作后飞出脱离配电盘等事故。根据型号的不同适合与各种配电制式。工程安装时一定要考虑安装距离避免引起不必要的损失和事故。密闭式间隙避雷器 优点放电电流大 测试最大50KA实际测量值漏电流小 无续流 无电弧外泻 热稳定性好 缺点残压高反映时间慢 工艺特点石墨为主要材料产品内采用全铜包被解决了避雷器在放电时的散热问题不存在后续电流问题最大的特点是没有电弧的产生且残压与开放式间隙避雷器比较要低很多。工程应用该种避雷器应用在各种B、C类场合与开放式间隙比较不用考虑电弧问题。根据型号的不同该种产品适合与各种配电制式。登高电气有限公司为社会提供了最全面最先进的防雷产品登

高电气有限公司是从事避雷针、电源防雷器、视频监控防雷器、计算机网络防雷器、通信防雷器、防雷接地等避雷产品及防雷工程设计施工的高新技术防雷公司。公司产品经防雷检测部门检测合格并有保险等资料。登高电气有限公司技术工程部 张思保 2011年7月12日

避雷器的工作原理 第2篇

电涌保护器(Surge protection Device)是电子设备雷电防护中不可缺少的一种装置，过去常称为“避雷器”或“过电压保护器”英文简写为SPD。电涌保护器的作用是把窜入电力线、信号传输线的瞬时过电压限制在设备或系统所能承受的电压范围内，或将强大的雷电流泄流入地，保护被保护的设备或系统不受冲击而损坏。

电涌保护器的类型和结构按不同的用途有所不同，但它至少应包含一个非线性电压限制元件。用于电涌保护器的基本元器件有：放电间隙、充气放电管、压敏电阻、抑制二极管和扼流线圈等。

一、SPD的分类：

1．按工作原理分：

（1）开关型：其工作原理是当没有瞬时过电压时呈现为高阻抗，但一旦响应雷电瞬时过电压时，其阻抗就突变为低值，允许雷电流通过。用作此类装置时器件有：放电间隙、气体放电管、闸流晶体管等。

（2）限压型：其工作原理是当没有瞬时过电压时为高阻扰，但随电涌电流和电压的增加其阻抗会不断减小，其电流电压特性为强烈非线性。用作此类装置的器件有：氧化锌、压敏电阻、抑制二极管、雪崩二极管等。

（3）分流型或扼流型

分流型：与被保护的设备并联，对雷电脉冲呈现为低阻抗，而对正常工作频率呈现为高阻抗。

扼流型：与被保护的设备串联，对雷电脉冲呈现为高阻抗，而对正常的工作频率呈现为低阻抗。

用作此类装置的器件有：扼流线圈、高通滤波器、低通滤波器、1/4波长短路器等。

2．按用途分：

（1）电源保护器：交流电源保护器、直流电源保护器、开关电源保护器等。

（2）信号保护器：低频信号保护器、高频信号保护器、天馈保护器等。

二、SPD的基本元器件及其工作原理：

1．放电间隙(又称保护间隙)：

它一般由暴露在空气中的两根相隔一定间隙的金属棒组成，其中一根金属棒与所需保护设备的电源相线L1或零线（N）相连，另一根金属棒与接地线(PE)相连接，当瞬时过电压袭来时，间隙被击穿，把一部分过电压的电荷引入大地，避免了被保护设备上的电压升高。这种放电间隙的两金属棒之间的距离可按需要调整，结构较简单，其缺点时灭弧性能差。改进型的放电间隙为角型间隙，它的灭弧功能较前者为好，它是靠回路的电动力F作用以及热气流的上升作用而使电弧熄灭的。

2．气体放电管：

它是由相互离开的一对冷阴板封装在充有一定的惰性气体(Ar)的玻璃管或陶瓷管内组成的。为了提高放电管的触发概率，在放电管内还有助触发剂。这种充气放电管有二极型的，也有三极型的，气体放电管的技术参数主要有：直流放电电压Udc;冲击放电电压Up(一般情况下Up≈(2～3)Udc;工频耐受电流In;冲击耐受电流Ip；绝缘电阻R(>109Ω)；极间电容(1-5PF)

气体放电管可在直流和交流条件下使用，其所选用的直流放电电压Udc分别如下：在直流条件下使用：Udc≥1.8U0（U0为线路正常工作的直流电压）

在交流条件下使用：U dc≥1.44Un(Un为线路正常工作的交流电压有效

3．压敏电阻：

它是以ZnO为主要成分的金属氧化物半导体非线性电阻，当作用在其两端的电压达到一定数值后，电阻对电压十分敏感。它的工作原理相当于多个半导体P-N的串并联。压敏电阻的特点是非线性特性好（I=CUα中的非线性系数α），通流容量大（～2KA/cm2），常态泄漏电流小（10-7～10-6A），残压低（取决于压敏电阻的工作电压和通流容量），对瞬时过电压响应时间快（～10-8s），无续流。

压敏电阻的技术参数主要有：压敏电压（即开关电压）UN，参考电压Ulma；残压Ures；残压比K(K=Ures/UN)；最大通流容量Imax；泄漏电流；响应时间。

SPD工作原理和结构

压敏电阻的使用条件有：压敏电压：UN≥[（√2×1.2）/0.7]U0（U0为工频电源额定电压）

最小参考电压：Ulma≥（1.8～2）Uac(直流条件下使用)

Ulma≥（2.2～2.5）Uac（在交流条件下使用，Uac为交流工作电压）

压敏电阻的最大参考电压应由被保护电子设备的耐受电压来确定，应使压敏电阻的残压低于被保护电子设备的而损电压水平，即(Ulma)max≤Ub/K，上式中K为残压比，Ub为被保护设备的而损电压。

4．抑制二极管：

抑制二极管具有箝位限压功能，它是工作在反向击穿区，由于它具有箝位电压低和动作响应快的优点，特别适合用作多级保护电路中的最末几级保护元件。抑制二极管在击穿区内的伏安特性可用下式表示：I=CUα，上式中α为非线性系数，对于齐纳二极管α=7～9，在雪崩二极管α=5～7。

抑制二极管的技术参数主要有

（1）额定击穿电压，它是指在指定反向击穿电流（常为lma）下的击穿电压，这于齐纳二极管额定击穿电压一般在2.9V～4.7V范围内，而雪崩二极管的额定击穿电压常在5.6V～200V范围内。

（2）最大箝位电压：它是指管子在通过规定波形的大电流时，其两端出现的最高电压。

（3）脉冲功率：它是指在规定的电流波形（如10/1000μs）下，管子两端的最大箝位电压与管子中电流等值之积。

（4）反向变位电压：它是指管子在反向泄漏区，其两端所能施加的最大电压，在此电压下管子不应击穿。此反向变位电压应明显高于被保护电子系统的最高运行电压峰值，也即不能在系统正常运行时处于弱导通状态。

（5）最大泄漏电流：它是指在反向变位电压作用下，管子中流过的最大反向电流。

（6）响应时间：10～11s 5．扼流线圈：扼流线圈是一个以铁氧体为磁芯的共模干扰抑制器件，它由两个尺寸相同，匝数相同的线圈对称地绕制在同一个铁氧体环形磁芯上，形成一个四端器件，要对于共模信号呈现出大电感具有抑制作用，而对于差模信号呈现出很小的漏电感几乎不起作用。扼流线圈使用在平衡线路中能有效地抑制共模干扰信号（如雷电干扰），而对线路正常传输的差模信号无影响。这种扼流线圈在制作时应满足以下要求：

（1）绕制在线圈磁芯上的导线要相互绝缘，以保证在瞬时过电压作用下线圈的匝间不发生击穿短路。

（2）当线圈流过瞬时大电流时，磁芯不要出现饱和。

（3）线圈中的磁芯应与线圈绝缘，以防止在瞬时过电压作用下两者之间发生击穿。

（4）线圈应尽可能绕制单层，这样做可减小线圈的寄生电容，增强线圈对瞬时过电压的而授能力。

6． 1/4波长短路器

1/4波长短路器是根据雷电波的频谱分析和天馈线的驻波理论所制作的微波信号电涌保护器，这种保护器中的金属短路棒长度是根据工作信号频率（如900MHZ或1800MHZ）的1/4波长的大小来确定的。此并联的短路棒长度对于该工作信号频率来说，其阻抗无穷大，相当于开路，不影响该信号的传输，但对于雷电波来说，由于雷电能量主要分布在n+KHZ以下，此短路棒对于雷电波阻抗很小，相当于短路，雷电能量级被泄放入地。

由于1/4波长短路棒的直径一般为几毫米，因此耐冲击电流性能好，可达到30KA（8/20μs）以上，而且残压很小，此残压主要是由短路棒的自身电感所引起的，其不足之处是工频带较窄，带宽约为2％～20％左右，另一个缺点是不能对天馈设施加直流偏置，使某些应用受到限制。

三、SPD的基本电路

电涌保护器的电路根据不同需要，有不同的形式，其基本元器件就是上面介绍的几种，一个技术精通的防雷产品研究工作者，可设计出五花八门的电路，好似一盒积木可搭出不同的结构图案。研制出既有效又性能价格比好的产品，是防雷工作者的重任 发布日期：2011-3-14 文章作者：雷晟转载 查看次数：1705

简 介： 电涌保护器(Surge protection Device)是电子设备雷电防护中不可缺少的一种装置。电涌保护器的作用是把窜入电力线、信号传输线的瞬时过电压限制在设备或系统所能承受的电压范围内，或将强大的雷电流泄流入地，保护被保护的设备或系统不受冲击而损坏。

关键字：电涌保护器 防雷 信号传输

电涌保护器(Surge protection Device)是电子设备雷电防护中不可缺少的一种装置，过去常称为“避雷器”或“过电压保护器”英文简写为SPD。电涌保护器的作用是把窜入电力线、信号传输线的瞬时过电压限制在设备或系统所能承受的电压范围内，或将强大的雷电流泄流入地，保护被保护的设备或系统不受冲击而损坏。

电涌保护器的类型和结构按不同的用途有所不同，但它至少应包含一个非线性电压限制元件。用于电涌保护器的基本元器件有：放电间隙、充气放电管、压敏电阻、抑制二极管和扼流线圈等。

一、SPD的分类：

1．按工作原理分：

（1）开关型：其工作原理是当没有瞬时过电压时呈现为高阻抗，但一旦响应雷电瞬时过电压时，其阻抗就突变为低值，允许雷电流通过。用作此类装置时器件有：放电间隙、气体放电管、闸流晶体管等。

（2）限压型：其工作原理是当没有瞬时过电压时为高阻扰，但随电涌电流和电压的增加其阻抗会不断减小，其电流电压特性为强烈非线性。用作此类装置的器件有：氧化锌、压敏电阻、抑制二极管、雪崩二极管等。

（3）分流型或扼流型

分流型：与被保护的设备并联，对雷电脉冲呈现为低阻抗，而对正常工作频率呈现为高阻抗。

扼流型：与被保护的设备串联，对雷电脉冲呈现为高阻抗，而对正常的工作频率呈现为低阻抗。

浅析避雷器的工作原理 第3篇

1 使用避雷器的基本要求

为了使避雷器达到预期的保护效果, 必须正确使用和选择避雷器, 一般有如下基本要求:

(1) 雷电击于输电线路时, 过电压波会沿着导线入侵发电厂或变电所, 在危及被保护绝缘时, 要求避雷器能瞬时动作。

(2) 避雷器一旦在冲击电压作用下放电, 就造成对地短路, 此时瞬间的雷电过电压虽然已经消失, 但工频电压却相继作用在避雷器上, 此时流经间隙的工频续流, 将是间隙安装处的短路电流, 为了不造成断路器跳闸, 避雷器应当具有自行迅速截断工频续流, 恢复绝缘强度的能力, 使电力系统得以继续正常工作。

(3) 应当具有平直的伏秒特性曲线, 并与被保护设备的伏秒特性曲线之间有合理的配合。这样, 在被保护物可能击穿以前, 避雷器便发生动作, 将过电压波截断, 从而起到可靠的保护作用。

(4) 具有一定通流容量, 且其残压应低于被保护物的冲击耐压。避雷器动作以后, 在规定的雷电流通过时, 不应损坏避雷器, 同时在避雷器上造成的压降残压, 应低于被保护物的冲击耐压。否则, 虽然避雷器动作, 被保护物仍有被击穿的危险。

目前使用的避雷器主要有4种类型:保护间隙、排气式避雷器、阀式避雷器、金属氧化物避雷器, 下面分别给予介绍。

2 保护间隙

保护间隙可以说是一种最简单的避雷器, 按其形状分可有梯形、角形、环形、球形等。当雷电侵入时, 间隙首先击穿, 工作母线接地, 避免了被保护设备上的电压升高, 从而保护了设备。过电压消失后, 由于工频电压的作用, 间隙中仍有工频续流, 通过间隙而形成工频电弧。然后根据间隙的熄弧能力决定在电流过零时, 或自行熄弧, 恢复正常运行, 或不能自行熄弧, 将引起断路器跳闸。一般保护间隙除了主间隙外, 在接地引线上还串联了一个辅助间隙, 这样即使主间隙由于意外原因短路, 也不会引起导线接地。

保护间隙结构简单、制造方便。然而由于一般保护间隙的电场属于极不均匀电场, 因此它的伏秒特性曲线比较陡, 与被保护设备的绝缘配合不理想, 并且动作后会形成截波。还有熄弧能力低。故使用较少, 多用于低压配电系统中。

3 排气式避雷器

其实质上是一个具有较高熄弧能力的保护间隙。它有2个间隙相互串联, 一个在大气中称外间隙, 其作用是隔离工作电压以避免产气管被工频电流烧坏, 另一个间隙装在管内称为内间隙, 其电极一端为棒形, 另一端为环形。管是由纤维、塑料或橡胶等产气材料制成。当排气式避雷器受到雷电波入侵时, 内外间隙同时击穿, 雷电流经间隙注入大地, 过电压消失后, 内外间隙的击穿状态将由导线的工作电压所维持, 此时流经间隙的工频续流就是排气式避雷器安装处的短路电流, 工频续流电弧的高温使管内产气材料分解出大量气体, 管内压力升高, 气体在高压力作用下由环形电极的开口孔喷出, 形成强烈的纵吹作用, 从而使工频续流在第一次经过零值时就熄灭。排气式避雷器的熄弧能力与工频续流大小有关, 续流太大产气过多, 管内气压太高将造成管子炸裂;续流太小产气过少, 管内气压太低不足以熄弧。故排气式避雷器熄灭工频续流有上下限的规定, 通常在型号中表明。排气式避雷器的熄弧能力还与管子材料、内径和内间隙大小有关。管的内径愈小, 电弧和管壁就愈容易接触, 便于产生气体。所以缩小管的内径可以使管型避雷器的下限电流降低, 但此时上限电流也随之降低。

如上所述, 排气式避雷器的熄弧能力比保护间隙要强, 但它具有和保护间隙同样的缺点, 那就是伏秒特性较陡且放电分散性较大, 不易与被保护电气设备实现合理的绝缘配合。同时, 排气式避雷器动作后工作导线直接接地形成截波, 对变压器纵绝缘不利。此外, 其放电特性受大气条件影响较大, 因此, 目前只用于线路保护和发、变电所的进线段保护。

4 阀式避雷器

相对于排气避雷器来说, 阀式避雷器在保护性能上有重大改进, 是电力系统中广泛采用的主要防雷保护设备, 阀式避雷器的保护特性是决定高压电气设备绝缘水平的基础。它分普通型和磁吹型2大类。

普通型阀式避雷器是由火花间隙和非线性电阻这2个基本部件组成。

(1) 火花间隙。普通型阀式避雷器的火花间隙由许多单个间隙串联而成, 单个间隙的电极由黄铜冲压而成, 二电极以云母垫圈隔开形成间隙, 由于电极之间的电场接近均匀电场, 而且在过电压的作用下云母垫圈与电极之间的空气缝隙中还会发生局部放电, 对间隙提供了光辐射使间隙的放电时间缩短。因此火花间隙的伏秒特性比较平缓, 放电分散性也较小, 有利于实现绝缘配合。单个间隙的工频放电电压约为2.7~3.0 k V (有效值) 。一般有若干个火花间隙形成一个标准组合件, 然后再把几个标准组合件串联在一起, 就构成了阀式避雷器的全部火花间隙。这种结构方式的火花间隙除了伏秒特性较平缓外, 还有另一方面的好处, 就是易于切断工频续流。在避雷器动作后, 工频续流被许多单个间隙分割成许多短弧, 利用短间隙的自然熄弧能力使电弧熄灭。短弧还具有工频电流过零后不易重燃的特性, 提高了避雷器间隙绝缘强度的恢复能力。

(2) 非线性电阻, 也称阀片电阻。阀片的电阻值随流过电流的大小而变化, 其作用主要是利用它的阀性来限制雷电流下的残压, 在雷电流的作用下, 由于电流甚大, 阀片工作在低阻值区域, 因而使残压降低;当工频续流流过时, 由于电压相对较低, 阀片工作在阻值高的区域, 因而限制了电流。由此可见, 阀片电阻具有使雷电流顺利地流过而又阻止工频续流, 如阀门般的特性起自动节流的作用, 阀片电阻的非线性程度愈高, 其保护性能愈好。由于普通型阀式避雷器阀片的容量与直击雷雷电流相差甚远, 不宜用作线路防雷保护, 一般只用于发电厂和变电所中。

在系统正常工作时, 间隙将电阻阀片与工作母线隔离, 以免由工作电压在阀片电阻中产生电流使阀片烧坏。由于其火花间隙的伏秒特性曲线较平, 放电分散性较小, 能与变压器绝缘的冲击放电特性很好地配合。当系统中出现过电压且其幅值超过间隙放电电压时, 间隙击穿, 冲击电流通过阀片注入大地, 从而使设备得到保护。由于阀片的非线性特性, 其电阻在流过大的冲击电流时变得很小, 故在阀片上产生的残压将得到限制, 使其低于被保护设备的冲击耐压, 设备得到保护;当过电压消失后, 间隙中由工作电压产生的工频续流仍将继续流过避雷器, 此续流是在工频恢复电压作用下, 其值远较冲击电流小, 使间隙能在工频续流第一次经过零值时就将电弧切断。至此, 间隙的绝缘强度能够耐受电网恢复电压的作用而不会发生重燃。这样, 避雷器从间隙击穿到工频续流的切断不超过半个周期, 而且工频续流数值也不大, 继电保护来不及动作时系统就已恢复正常。

磁吹型阀式避雷器是在普通型基础上发展起来的, 与普通型相比校, 它具有更高的熄灭弧能力和较低的残压, 因此它适宜用于电压等级较高的变电所电气设备的保护以及绝缘水平较弱的旋转电机的保护。

5 金属氧化物避雷器

金属氧化物避雷器 (MOA) 也称为氧化锌避雷器, 是20世纪70年代开始出现的新一代避雷器, 它的非线性电阻阀片主要成分是氧化锌, 另外还有氧化铋及一些其他的金属氧化物, 经过锻烧混料、造粒、成型、表面处理等工艺过程而制成。它的结构非常简单, 仅由相应数量的氧化锌阀片密封在瓷套内组成。

5.1 氧化锌阀片的伏安特性

氧化锌阀片较之碳化硅阀片有非常优异的伏安特性。两者比较如图1所示。

从两者对比可见, 当I=104 A下残压相同时, 在相同工作电压下, Si C阀片中的电流有100 A, 而Zn O阀片中的电流却只有几十微安。也就是说, 在工作电压下, 氧化锌阀片实际上相当于一绝缘体, 所以金属氧化物避雷器可以不用串联间隙隔离阀片电阻。

氧化锌阀片的伏安特性如图2所示。

伏安特性可分3个典型区域。区域I是小电流区, 电流在1 m A以下, 非线性系数α较高, 曲线较陡峭。在正常运行电压下, 氧化锌阀片工作于此小电流区。区域Ⅱ为工作电流区, 电流在10-3~3103A, 非线性系数α大大降低, 约在0.02~0.04左右。此区域内曲线较平坦, 呈现出理想的非线性关系, 所以此区域也称为非线性区。区域Ⅲ为饱和电流区, 随电压的增加电流增长不快, α约为0.1左右, 非线性减弱。

5.2 金属氧化物避雷器的特点

与碳化硅阀型避雷器相比, 金属氧化物避雷器有其明显的特点:

(1) 保护性能好。虽然10 k A雷电流下残压目前仍与碳化硅阀型避雷器相同, 但后者串联间隙要等到电压升至较高的冲击放电电压时才可将电流泄放, 而金属氧化物避雷器在整个过电压过程中都有电流流过, 电压还未升至很高数值之前不断泄放过电压的能量, 这对抑制过电压的发展是有利的。由于没有间隙, 金属氧化物避雷器在陡波头下伏安特性上翘要比碳化硅阀型避雷器小得多, 这样在陡波头下的冲击放电电压的升高也小得多。金属氧化物避雷器的这种优越的陡波伏秒特性, 对于具有平坦伏秒特性的SF6气体绝缘变电所 (GIS) 的过电压保护尤为合适, 易于绝缘配合, 增加安全裕度。

(2) 无续流和通流容量大。金属氧化物避雷器在过电压作用之后, 流过的续流为微安级, 可视为无续流, 它只吸收过电压能量, 不吸收工频续流能量, 这不仅减轻了其本身的负载, 且对系统的影响甚微。再加上阀片通流能力要比碳化硅阀片大4~4.5倍, 又没有工频续流引起串联间隙烧伤的制约, 金属氧化物避雷器的通流能力很大, 所以金属氧化物避雷器具有耐受重复雷和重复动作的操作过电压或一定持续时间短时过电压的能力。并且进一步可通过并联阀片或整只避雷器并联的方法来提高避雷器的通流能力, 制成特殊用途的重载避雷器, 用于长电缆系统或大电容器组的过电压保护。

(3) 无间隙。无间隙可以大大改善陡度响应, 提高吸收过电压能力, 以及可采用阀片并联以进一步提高通流容量;可大大缩减避雷器尺寸和重量;可使运行维护简化;可使避雷器有较好的耐污秽和带电水冲洗的性能。有间隙的阀式避雷器瓷套在严重污秽, 或在带电水冲洗时, 由于瓷套表面电位分布的不均匀或发生局部闪络, 通过电容耦合, 使瓷套内部间隙放电电压降低, 甚至此时在工作电压下动作, 不能熄弧而爆炸。无间隙还可以使避雷器易于制成直流避雷器。因为直流续流不像工频续流会自然过零, 而金属氧化物避雷器当电压恢复到正常时, 其电流非常小, 所以只要改进阀片电阻的配方以使其能长期承受直流电压作用, 就可以制成直流避雷器。

由于金属氧化物避雷器具有这些碳化硅阀型避雷器所没有的优点, 使得其在电力系统中得到了越来越广泛的应用, 特别是超高压电力设备的过电压保护和绝缘配合已完全取决于金属氧化物避雷器的性能。

6 结语

电力系统工作的可靠性, 主要取决于各种电气设备的绝缘能否耐受作用于其上的各种电压, 为了有效防止雷击引起的大气过电压、保护电气设备安全、避免引起停电事故、正确使用和选择避雷器, 显得尤其重要。本文通过对目前较为常用的4种类型避雷器的结构及工作原理, 进行了较为详细的阐述, 并简单说明了它们的适用场所, 目的是与同行们一起互相交流经验, 便于以后更好地使用和选择避雷器。

摘要：主要介绍几种常用类型的避雷器, 并根据各种类型避雷器结构上的不同, 分别简述其工作原理, 以供参考。

浅谈避雷器的分类、原理及应用 第4篇

关键词：避雷器 持续运行电压 标称放电电流下的残压

中图分类号：TM451 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）06（c）-0101-01

1 分类

避雷器一般接于带电导线与地之间，和被保护设备并联。一旦过电压值为规定的动作电压，避雷器会立刻动作，流过电荷，约束过电压幅值，从而保护设备绝缘；电压值正常以后，避雷器马上恢复到原状，使系统保证能够正常供电。现今，使用的避雷器主要有管型避雷器（排气式避雷器）、保护间隙、氧化锌避雷器及阀型避雷器这4种种类。

2 原理

保护间隙可以说是一种最简单的避雷器，按其形状可分为棒形、角形、环形、球形等。保护间隙灭弧能力差主要用于10 kV以下的配电线路中。目前使用不多，不做详细介绍。

管型避雷器（排气式避雷器），实际是一种具有较高熄弧能力的保护间隙，通称排气式避雷器为管型避雷器，由三部分组成，即内部间隙、产气管和外部间隙。由于管型避雷器具有外间隙，受环境的影响大，故与保护间隙一样，仍具有伏秒特性曲线较陡、放电分散性大的缺点，不易与被保护设备实现合理的绝缘配合；同时动作后也会产生截波，变压器等有线圈设备不利于其绝缘。所以目前管型避雷器仅用于如变电所的进线段保护，或大跨距和交叉档距处的输电线路个别地段的保护。

由多重火花间隙以与其相串联的具有非线性伏安特性的电阻元件组成阀式避雷器的基本元件，经碳化硅粉末压制烧结而成的是其电阻元件。碳化硅表面具有一层氧化硅闭锁层，厚度约为100 μm，其电阻呈非线性，和电场强度有关。在电场强度较小时，即电阻元件上的电压不大时，该层的电阻率为10.4～10.6 Ω·cm，由于碳化硅约10.2 Ω·cm，其本身的电阻率就很小，所以事实上，全部的电压都加在该SiO2薄层上。闭锁层电阻随着电场强度提高而急剧下降，碳化硅本身开始决定非线性电阻元件的阻值。电阻值随电压而强烈变化的材料保障了在高电压下有很大的通流能力，在低电压下只有很小的电流才容许通过，可称该特性为“阀性”，所以称该保护电器为阀式避雷器。根据结构不同，又分为磁吹阀式与普通阀式两类。磁吹阀式提高灭弧性能是利用磁场驱动电弧来实现的，具有更好的保护性能。由于碳化硅避雷器有很好的保护性能，广泛用于交、直流系统，起到保护发电和变电设备的绝缘的作用。磁吹阀式主要产品有FCD型，保护电机用、FCZ型，保护变压器用。

在超高压系统中，有时需要既可保护雷电过电压，又可保护操作过电压的兼用避雷器。普通的磁吹避雷器无论从切断比，还是耐受能量上已不能满足要求。为解决这些矛盾，可采用复合型（磁吹）避雷器。

氧化锌避雷器也称金属氧化物避雷器，是阀式避雷器一种，阀片材料是由半导体氧化锌和其他金属氧化物（如氧化钻、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，具有比碳化硅更理想、更优良的非线性电阻特性。它的电阻在系统运行电压下很大，通过的电流很小，仅为1 mA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。只有压敏电阻片的新型避雷器，压敏电阻片具有理想的阀特性，它是多晶半导体陶瓷元件，由氧化锌等金属氧化物烧结而成。还具有保护特性好、非线性系数小、能量吸收能力强、结构简单和稳定性好和通流能力大等优点。此外，非线性系数α值非常小。在金属氧化物阀片中通过的电流范围为1 mA～10 kA时，α值一般为0.02～0.06。可做成无间隙避雷器，因为在额定电压作用下，通过的电流极小。保护性能好。它省去了间隙动作，一旦电压升高，就能迅速吸收过电压能量，并抑制过电压的发展；陡度响应特性良好；湿度、温度、污秽、气压等环境条件几乎不影响无间隙的氧化物避雷器的性能，因而性能稳定。金属氧化物避雷器动作负载轻，基本无续流，耐重复动作能力强。可制成直流避雷器，因为伏安特性是对称的，也没有极性问题。

通流容量大。避雷器无串联间隙的制约，易吸收能量，仅与阀片本身的强度有关。相比于碳化硅阀片，氧化物阀片单位面积的通流能力大4～4.5倍。所以选用该阀片制成避雷器，既限制了大气过电压，又完全能用来限制操作过电压，更为甚者，还能耐受一定持续时间的短时（工频）过电压。

3 举例说明避雷器的选择应用：

已知条件某采场10 kV高压配电所电源为2路架空进线换电缆引入，10 kV出线均为电缆，装有所用变压器，10 kV电源侧为中性点不接地系统。海拔高度<1000 m。

（1）根据DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》第5.3.1条c）款及第7.3.9条，不接地系统可任选金属氧化物避雷器或碳化硅普通阀式避雷器，且为电站型。我们选用电站型无间隙金属氧化物避雷器。

（2）避雷器持续运行电压和额定电压的确定，查DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》表3，根据题意。

持续运行电压（相地）=1.1×Um（系统最高电压）

=1.1×12

=13.2 kV

额定电压（相地）=1.38×Um（系统最高电压）

=1.38×12

=16.56 kV

（3）10 kV配电装置及变压器的标准雷电冲击全波耐受电压（相对地及相间）确定，查DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》表19得知75 kV。

（4）按绝缘配合要求，确定保护10 kV配电装置及变压器的阀式避雷器的标称放电电流下的残压，根据DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》第5.3.5条：得知残压不大于被保护设备（旋转电机除外）标准雷电冲击全波耐受电压的71%。

残压=0.71×BIL（标准雷电冲击全波耐受电压）

=0.71×75

=53.25 kV

题中所列条件为不接地系统，若换成低电阻接地型式，避雷器的持续运行电压、额定电压、残压都要低些，通过以上计算，我们知道，在设计中避雷器的选择和系统的接地型式息息相关，要充分考虑。

4 结语

金属氧化物避雷器是限制过电压最先进的一种产品，是电力设备绝缘配合的基础。它具有动作快、伏安平坦、残压低、通流容量大、性能稳定、寿命长、结构简单等优点，发展潜力很大，是世界各国避雷器发展的主要方向，必将逐步取代传统的带间将是未来特高压系统关键的过电压保护设备。

参考文献

[1]中国航空工业规划设计研究院.工业与民用配电设计手册[M].3版.北京：中国电力出版社，2005.

避雷针是根据什么的原理制成的 第5篇

以避雷针作为接闪器的防雷电原理是：避雷针通过导线接入地下，与地面形成等电位差，利用自身的.高度，使电场强度增加到极限值的雷电云电场发生畸变，开始电离并下行先导放电;避雷针在强电场作用下产生尖端放电，形成向上先导放电;两者会合形成雷电通路，随之泻入大地，达到避雷效果。实际上，避雷针是引雷针，可将周围的雷电引来并提前放电，将雷电电流通过自身的接地导体传向地面，避免保护对象直接遭雷击。

作用：避雷针是用来保护发电厂、变电所的室外配电装置、输电线路个别区段以及工业与民用高层建筑的。

避雷针一般是安装在建筑物顶部用来避雷的，它利用的是尖端放电原理(带电体表面曲率越大的地方电场强度越大)，在避雷针尖端电场强度远大于建筑物其它地方，因而在有雷电时，避雷针尖端空气被强电场击穿，使该处空气电阻率急剧降低，从而放电(避雷针由导线与大地相连)，使电荷顺着导线传至大地，使建筑物免受雷电破坏。

避雷器的工作原理 第6篇

YUNAN ELECTRIC POWER GROUP CO.LTD

YH5WS－17/50－B便检式避雷器

工作报告

云南省滇东电业局

EAST YUNAN ELECTRIC POWER BUREAU

二００一年五月

地址：云南省曲靖市 Add：Qujing YunNan 首先我代表项目组对各位领导、各位专家在百忙中抽空到我局，对我们这一项目进行鉴定验收，对我们工作进行指导，表示忠心的感谢！现在我代表项目组作：

YH5WS－17/50－B便检式避雷器工作报告

一、问题的提出

目前，在我国随着工农业生产的发展和社会用电质量需求的不断提高，对送电线路供电可靠性的要求也越来越高。目前，电力系统10kV线路均采用氧化锌避雷器，按《电力设备预防性试验规程》规定，10kV线路氧化锌避雷器每年须进行预防性试验。以往必须将10kV线路停电后，才能进行预防性试验。同时，因10kV线路避雷器一般安装于构架4米以上的地方，试验难度大，所需停电时间长。这样，不但影响可靠性和试验人员的安全性，而且因10kV线路多是直接用户线路，停电将严重影响供电量和本企业的社会形象。因此，这一直是困绕供电企业的一道难题。

二、立项

我局自1998年便开始进行了10kV线路避雷器不停电检测的探讨工作，由于各种因素的影响一直没有大的进展。1999年编写了“10kV线路避雷器不停电检测研制”科技项目申报建议书，并向省公司科技处进行了科技项目申报，引起省公司和众多供电企业的关注。1999年获省公司批准立项，省公司以云电集技[1999] 53号文，2000年2月正式下达我局执行。

三、工作的开展

2000年3月，在创一流检查验收后，我局及时成立了以生计科、变电公司为主的实现10kV线路避雷器不停电检测科技项目工作组，并进行 了明确分工，并制定了方案，确保了该项工作的顺利进行。

2000年5月，根据项目组商定的10kV线路氧化锌避雷器不停电检测支架初步原型，准备进行制作。由于我局没有加工、制造10kV线路氧化锌避雷器不停电检测支架和相关接头的能力，与曲靖有关制造企业联系进行加工，因各单位提出的加工费用高（主要是模具费）、加工期长，无法满足我局的要求。后与个旧电瓷厂联系，获得个旧电瓷厂的积极支持，因此与该厂建立合作关系。

项目组（含个旧电瓷厂）经过多次反复试验，终于于2000年9月制作出了初步样品，在听取各方面的意见后，进一步进行改进。当年10月生产了11组（33只）10kV线路避雷器不停电检测装置，在我局110 kV曲靖站9条10kV线路上进行了安装和带电实际操作试验。

四、效果的验证

通过安装和实际操作试验，验证了该装置一是不改变原构架结构，安装方便；二是避雷器取下和装复方便，可以在线路不停电的情况下，随时按《电力设备预防性试验规程》规定对避雷器进行相关试验和对存在问题的避雷器进行更换，实现了10kV避雷器不停电检测。

按10kV线路最小电流630A计，每年按期在带电的情况下对避雷器进行相关试验，少停电最少8小时计算。则每年每条10kV线路减少停电损失电量为：3相×相电压×相电流×时间＝3×10（kV）÷√3×630（A）×8（h）＝87298（kV A.h）。折合电费：87298（kV A.h）×0.23（平均电价：元/ kV A.h）＝20079元。

根据现每组10kV线路避雷器不停电检测装置价：3×430元＝1290 元。5年产生净效益总额 = 直接经济效益-实施总费用=5×20079元-[1290元（设备费）+600（材料及安装费）]＝98505元。投入产出比 = 实施总费用:净效益总额 ＝[1290元（设备费）+600（材料及安装费）]: 98505元＝1890:98505＝1:52＞＞1:5。由此可见，经济效益是非常可观的。若原有氧化锌避雷器，则只购支架，费用更低，投入产出比更高。

我局10kV线路避雷器不停电检测装置投入运行，将大大减轻试验人员的劳力强度，提高工作效率，可以真正按《电力设备预防性试验规程》规定，按期在不停电的情况下对避雷器进行相关试验，并随时带电对避雷器进行更换。确保10kV线路的安全性，进一步提高我局10kV线路的供电可靠性以及企业的经济效益和社会效益。

五、正式产品的生产和销售

通过实际应用验证，该项目实现了10kV线路避雷器不停电检测。但由于试制品整体重量偏重，给带电实际操作造成一定困难，同时试制品工艺质量不高。因此，进一步减轻重量，提高整体质量，势在必行。经与合作方个旧电瓷厂协商后，共同投资近50万元用于购买和定制模具用于正规产品生产。

正式产品命名为YH5WS－17/50－便检式避雷器，已于2月出厂，于3月正式开始在我局城网和部分变电站推广使用。

在广泛听取各电力公司的意见，根据农网和部分老旧城网特点和要求，于4月再次对该产品进行改进，降低了成本，进一步减轻了整体重量，增加了与不同构架的安装的简便装置和倾斜度，更加方便安装和操作。

正式产品由我局物资经销公司总经销，目前已有部分省内电力企业 开始进行咨询和准备购买。

该装置初步定价：430元/只（相）（含10kV氧化锌避雷器）。若原有氧化锌避雷器，则只购支架，费用更低。随着产量的提高，形成规模化生产，成本还可逐渐降低。

六、下一步工作

作好这一科技成果及产品的鉴定工作，同时不断改进和完善，使之能更广泛地适应不同构架、不同用户的需要，以便在省公司范围内全面推广使用，以提高全省10kV线路的供电可靠性以及电力企业的经济效益和社会效益，为云南电力做出应有的贡献。

今后随着产品生产规模不断扩大，还将向整个西南地区推广、销售。

滇东电业局10kV线路避雷器不停电检测科技项目工作组

避雷器的种类及其应用111 第7篇

高电压技术结课论文

课程名称： 避雷器的种类及其应用

姓 名： 徐 瑞

学 号: 20105200 班 级： 电气1002班

指导教师： 姜官武 起止日期：2013年12月1日-2013年12月15日

避雷器的种类及其应用

摘要：避雷器应用在我们生活中的各个方面，它的作用也不容忽视，避雷器是用于保护电气设备免受高瞬态过电压危害并限制续流时间也常限制续流赋值的一种电器，它有效的保护了各种电气设备不被损坏。本文将从避雷器的概念、原理、作用、种类、特点以及应用前景等方面进行论述以期全面的分析避雷器，为今后的应用奠定基础。

关键词：避雷器；种类；应用

Type lightning arrester and

its application

Abstract： Lightning arrester application in all aspects of our lives,its role can not

be ignored.Surge arresters are used to protect electrical equipment from an electrical

transient overvoltage and limit the continued flow often limit the continued flow assignment.It effectively protect the various electrical equipment is not damaged.This paper from the concept, principle, function of arrester, types,characteristics and application prospects are discussed in order to analysis of lightning arrester and comprehensive,lay the foundation for future application.keywords：Lightning arrester;species;application

随着电力系统的发展，对输电线路供电可靠性要求越来越高，由于雷击输电线路引起的事故日益增多，尤其是在多雷、土壤电阻率高、地形复杂的地区，雷击输电线路引起的事故更高。这不仅影响设备的正常工作，也极大地影响了人们的正常生活，给社会带来巨大的经济损失，而避雷器的出现为这一切画上了句号，避雷器可以有效地保护电力系统中各种电器设备免受雷电过电压、操作过电压、工频暂态过电压冲击而损坏。

一、避雷器概述

（一）避雷器的概念

避雷器是用于保护电气设备免受高瞬态过电压危害并限制续流时间也常限制续流赋值的一种电器。本术语包含运行安装时对于该电器正常功能所必须的任何外部间隙，而不论其是否作为整体的一个部件。避雷器通常连接在电网导线与地线之间，然而有时也连接在电器绕组旁或导线之间。避雷器有时也称为过电压保护器，过电压限制器。

（二）避雷器的工作原理

避雷器是连接在导线和地之间的一种防止雷击的设备，通常与被保护设备并联。避雷器可以有效的保护电力设备，一旦出现不正常电压，避雷器产生作用，起到保护作用。当被保护设备在正常工作电压下运行时，避雷器不会产生作用，对地面来说视为断路。一旦出现高电压，且危及被保护设备绝缘时，避雷器立即动作，将高电压冲击电流导向大地，从 而限制电压幅值，保护电气设备绝缘。当过电压消失后，避雷器迅速恢复原状，使系统能够正常供电。避雷器的主要作用是通过并联放电间隙或非线性电阻的作用，对入侵流动波进行削幅，降低被保护设备所受过电压值，从而达到保护电力设备的作用。避雷器不仅可用来防护大气高电压，也可用来防护操作高电压。如果出现雷雨天气，电闪雷鸣就会出现高电压，电力设备就有可能有危险，此时避雷器就会起作用，保护电力设备免受损害。避雷器的最大作用也是最重要的作用就是限制过电压以保护电气设备。避雷器是使雷电流流入大地，使电气设备不产生高压的一种装置，主要类型有管型避雷器、阀型避雷器和氧化锌避雷器等。每种类型避雷器的主要工作原理是不同的，但是他们的工作 实质是相同的，都是为了保护设备不受损害。

（三）避雷器的作用

避雷器的作用是用来保护电力系统中各种电器设备免受雷电过电压、操作过电压、工频暂态过电压冲击而损坏的一个电器。避雷器的类型主要有保护间隙、阀型避雷器和氧化锌避雷器。保护间隙主要用于限制大气过电压，一般用于配电系统、线路和变电所进线段保护。阀型避雷器与氧化锌避雷器用于变电所和发电厂的保护，在500KV及以下系统主要用于限制大气过电压，在超高压系统中还将用来限制内过电压或作内过电压的后备保护。

二、避雷器的种类及其特点

目前使用的避雷器主要有四种类型，即保护间隙、管型避雷器、阀型避雷器和氧化锌避雷器。保护间隙和管型避雷器主要用于配电系统、线路和发电厂、变电所进线段的保护，以限制入侵的大气过电压；阀型避雷器和氧化锌避雷器用于变电所、发电厂及变压器的保护，在220kV及以下系统中主要用于限制大气过电压，在超高压系统中还用来限制内过电压或作内过电压后备保护。阀型避雷器和氧化锌避雷器的保护性能对变电器或其他电器设备的绝缘水平的确定存在着直接影响。

(一)保护间隙避雷器及其特点

所谓保护间隙，是由两个金属电极构成的一种简单的防雷保护装置。其中一个电极固定在绝缘子上，与带电导线相接，另一个电极通过辅助间隙与接地装置相接，两个电极之间保持规定的间隙距离。保护间隙构造简单，维护方便，但其自行灭弧能力较差。其间隙的结构有棒型、球型和角型三种。棒型间隙的伏秒特性较陡，不易与设备的绝缘特性配合；球型间隙虽然伏秒特性最平坦，保护性能也很好，但它与棒型间隙一样，都存在着间隙端头易烧伤的缺点，烧伤后间隙距离增大，不能保证动作的准确性；角型间隙放电时，电弧会沿羊角迅速向上移动而被拉长，因而容易自行灭弧，间隙不会严重烧伤，所以，近年来角型间隙被广泛用于配电线路和配电设备的防雷保护。由于保护间隙的间隙距离较小(8～25mm)，易为昆虫、鸟类或其他外物偶然碰触而引起短路，因此常在接地引下线上串接一个小角型辅助间隙。在正常情况下，保护间隙对地是绝缘的，并且绝缘强度低于所保护线路的绝缘水平，因此，当线路遭到雷击时，保护间隙首先因过 电压而被击穿，将大量雷电流泄入大地，使过电压大幅度下降，从而起到保护线路和电气设备的作用。防雷保护间隙的结构应满足以下要求：间隙距离应符合要求，并稳定不变；间隙放电时，应能够防止电弧跳到其他设备上；能防止间隙的支持绝缘子损坏；间隙正常动作时，能防止电极烧坏；电极应镀锌或采取其他防锈蚀的措施；主、辅间隙之间的距离应尽量小，最好三相共用一个辅助间隙。在电力、冶金、石化、建筑、环保等领域中，由于系统故障，往往会产生变压器中性点电压升高造成对变压器的损害。将ENR-JXB保护间隙接在110KV、220KV、330KV、500KV电力变压器中性点，可以实现变压器中性点接地运行和不接地运行两种不同的方式，已达到对变压器的保护。

（二）管型避雷器及其特点

由于保护间隙弧能力较差，目前使用不多。为了提高熄弧能力，产生了管型避雷器，它实质上是一种具有较高熄弧能力的保护间隙。管型避雷器有两个相互串联的间隙，一个在大气中称为外间隙S2，另一个间隙S1装在产气管内，称为内间隙或灭弧间隙。管型避雷的熄弧能力与工频续流的大小有关，续流太大产气过多，管内气压太高，会使管子炸裂；续流太小产气太少，管内气压太低则不足以熄灭电弧。管型避雷器采用了强制熄弧的装置，因此比保护间隙熄弧能力强。但由于管型避雷器具有外间隙，受环境的影响大，故与保护间隙一样，仍具有伏秒特性曲线较陡、放电分散性大的缺点，不易与被保护设备实现合理的绝缘配合；同时动作后也会产生截波，不利于变压器等有线圈设备的绝缘。因此，管型避雷器目前只用于输电线路个别地段的保护，如大跨距和交叉档距处，或变电所的进线段保护。

（三）阀型避雷器及其特点

阀型避雷器是由空气间隙和一个非线性电阻串联并装在密封的瓷瓶中构成的。在正常电压下，非线性电阻阻值很大，而在过电压时，其阻值又很小，避雷器正是利用非线性电阻这一特性而防雷的：在雷电波侵入时，由于电压很高（即发生过电压），间隙被击穿，而非线性电阻阻值很小，雷电流便迅速进入大地，从而防止雷电波的侵入。当过电压消失之后，非线性电阻阻值很大，间隙又恢复为断路状态。随时准备阻止雷电波的入侵。阀型避雷器是由火花间隙和非线性电阻这两种基本元件组成的。间隙与非线性电阻相串联。我国目前生产的阀型避雷 6 器主要分为普通阀型避雷器和磁吹阀型避雷器两大类。普通阀型避雷器有FS和FZ两种系列；磁吹阀型避雷器有FCD和FCZ两种系列。

（四）氧化锌避雷器及其特点

氧化锌避雷器是七十年代发展起来的一种新型避雷器，它主要由氧化锌压敏电阻构成。每一块压敏电阻从制成时就有它的一定开关电压（叫压敏电压），在正常的工作电压下（即小于压敏电压）压敏电阻值很大，相当于绝缘状态，但在冲击电压作用下（大于压敏电压），压敏电阻呈低值被击穿，相当于短路状态。然而压敏电阻被击后，是可以恢复绝缘状态的；当高于压敏电压的电压撤销后，它又恢复了高阻状态。因此，如在电力线上安装氧化锌避雷器后，当雷击时，雷电波的高电压使压敏电阻击穿，雷电流通过压敏电阻流入大地，可以将电源线上的电压控制在安全范围内，从而保护了电气设备的安全。氧化锌避雷器七大特性：（1）通流能力：这主要体现在避雷器具有吸收各种雷电过电压、工频暂态过电压、操作过电压的能力。（2）保护特性：氧化锌避雷器是用来保护电力系统中各种电器设备免受过电压损坏的电器产品，具有良好保护性能。因为氧化锌阀片的非线性伏安特性十分优良，使得在正常工作电压下仅有几百微安的电流通过，便于设计成无间隙结构，使其具备保护性能好、重量轻、尺寸小的特征。当过电压侵入时，流过阀片的电流迅速增大，同时限制了过电压的幅值，释放了过电压的能量，此后氧化锌阀片又恢复高阻状态，使电力系统正常工作。（3）密封性能:避雷器元件采用老化性能好、气密性好的优质复合外套，采用控制密封圈压缩量和增涂密封胶等措施，陶瓷外套作为密封材料，确保密封可靠，使避雷器的性能稳定。(4)机械性能:主要考虑以下三方面因素：承受的地震力；作用于避雷器上的最大风压力；避雷器的顶端承受导线的最大允许拉力。(5)解污秽性能:无间隙氧化锌避雷器具有较高的耐污秽性能。国家标准规定的爬电比距等级为：II级 中等污秽地区：爬电比距20mm/kvIII级 重污秽地区：爬电比距25mm/kv,IV级 特重污秽地区：爬电比距31mm/kv。(6)高运行可靠性：长期运行的可靠性取决于产品的质量，及对产品的选型是否合理。影响它的产品质量主要有以下三方面：避雷器整体结构的合理性；氧化锌阀片的伏安特性及耐老化特性；避雷器的密封性能。（7）工频耐受能力：由于电力系统中如单相接地、长线电容效应以及甩负荷等各种原因，会引起工频电压的升高或产生幅值较高的暂态过电压，避雷器具 7 有在一定时间内承受一定工频电压升高能力。

三、避雷器的应用

（一）应安装在靠近配电变压器侧

金属氧化物避雷器(MOA）在正常工作时与配变并联，上端接线路，下端接地。当线路出现过电压时，此时的配变将承受过电压通过避雷器、引线和接地装置时产生的三部分压降，称作残压。在这三部分过电压中，避雷器上的残压与其自身性能有关，其残压值是一定的。接地装置上的残压可以通过使接地引下线接至配变外壳，然后再和接地装置相连的方式加以消除。对与如何减小引线上的残压就成为保护配变的关键所在。引线的阻抗与通过的电流频率有关，频率越高，导线的电感越强，阻抗越大。从U=IR可知，要减小引线上的残压，就得缩小引线阻抗，而减小引线阻抗的可行方法是缩短MOA距配变的距离，以减小引线阻抗，降低引线压降，所以避雷器应安装在距离配电变压器近点更合适。

（二）配变低压侧也应安装

如果配变低压侧没有安装MOA，当高压侧避雷器向大地泄放雷电流时，在接地装置上就产生压降，该压降通过配变外壳同时作用在低压侧绕组的中性点处。因此低压侧绕组中流过的雷电流将使高压侧绕组按变比感应出很高的电势（可达1000 kV），该电势将与高压侧绕组的雷电压叠加，造成高压侧绕组中性点电位升高，击穿中性点附近的绝缘。如果低压侧安装了MOA，当高压侧MOA放电使接地装置的电位升高到一定值时，低压侧MOA开始放电，使低压侧绕组出线端与其中性点及外壳的电位差减小，这样就能消除或减小“反变换”电势的影响。

（三）MOA接地线应接至配变外壳

MOA的接地线应直接与配电变压器外壳连接，然后外壳再与大地连接。那种将避雷器的接地线直接与大地连接，然后再从接地桩子上另引一根接地线至变压器外壳的作法是错误的。另外，避雷器的接地线要尽可能缩短，以降低残压。

（四）严格按照规程要求定期检修试验

定期对MOA进行绝缘电阻测量和泄露电流测试，一旦发现MOA绝缘电阻明显降低或被击穿，应立即更换以保证配变安全健康运行。

四、结论

避雷器作为过电压保护器件，对全国电力系统安全的运行，起着重要的保护作用，因而其性能的完善也是一个不容忽视的问题。通过对保护间隙、管型避雷器、阀型避雷器、氧化锌避雷器的对比分析，寻找一套比较适合保护电气设备的避雷器，不仅能过提高供电系统运行的安全可靠性、经济性，而且避雷器的使用能够使电力系统的安全运行再上新的台阶，具有极其广泛的应用前景。参考文献: [1] 张诚.氧化锌避雷器试验方法的研究[M].北京：国防工业出版社,2006 [2] 吴广宁.高电压技术[M].北京：机械工业出版社,2007.5 [3] 曹文.氧化锌避雷器试验方法的研究[M].北京：机械工业出版社，2011 [4] 李庆玲;氧化锌避雷器运行状况研究[D];兰州理工大学;2008年

避雷器的工作原理 第8篇

1 带电显示装置现状

国内外对带电显示装置的研究及产品的研发有很多, 不同的产品在设计原理、实现功能、是够需要电源供电等各个方面都不尽相同, 对此进行简要总结:

1.1 以是否带接地线划分

带接地线和不带接地线两种。前者设计简单、成本较低, 适应范围小, 后者结构复杂, 成本高, 应用广泛;

1.2 以设计原理划分

感应式、接触式和电位式。接触式与带电部位直接接触, 安全性低, 带电显示装置故障时影响设备的运行安全性;感应式不直接接触带电部位, 安全性高, 同时可以实现闭锁配合, 安装维护简单, 但抗干扰能力差;电位式不会影响设备的正常运行, 无需外加电源, 但装置使用寿命短, 易老化。

1.3 以工作电源划分

有源式和无源式。无源式体积小安装简单, 但功能仅限于提示带电情况;有源式需要外接工作电源, 实现复杂, 但可以与其他闭锁系统相配合;

另外, 带电显示装置在抗干扰性、恶劣环境适应能力以及安装维护的方便性等方面也有一定的要求。

2 避雷器泄漏电流式高压带电显示装置原理

110k V及以上户外线路都安装由避雷器, 目前氧化锌避雷器以取代碳化硅避雷器成为应用最广泛的避雷器。当线路在存在电压时, 避雷器会产生泄漏电流, 又称为全电流, 这一电流包换三个部分:阻性电流、容性电流和污秽电流, 这三种电流产生的途径是不一样的。阻性电流是由于电压加在避雷器阀片的高值电阻到达接地线形成的电流;容性电流是电压经过避雷器阀片问的电容到达接地线形成的电流;污秽电流是电压经过避雷器表面的污秽到达接地线形成的电流。这三种电流虽然形成原理不同, 但殊途同归, 据从避雷器引下线注入大地。受到启发, 本文提出借鉴容性设备在线监测技术, 通过对避雷器引下线泄漏电流值的监测, 来反应避雷器即线路带电状况。

根据泄漏电流特性其电路原理框图如图1所示, 在三相避雷器引下线处安装电流传感器, 将采集到的电流值通过放大滤波电路传送至主控MCU, 主控MCU对采集的三相避雷器泄漏电流信号进行分析处理, 当避雷器泄漏电流值高于某个阀值时, 即认为高压线路处于带电状态, 控制闭锁驱动电路输出常开节点, 同时控制LED指示驱动电路点亮相应LED灯;当避雷器泄漏电流值低于某个阀值时, 控制闭锁驱动电路输出常闭节点, 同时控制LED指示驱动电路点亮相应LED灯, 指示高压线路处于停电状态。

因为避雷器运行于高压线路上, 且其主用功能是保护线路上的设备不受雷击过电压的伤害, 因此泄露电流传感器就会时常遭受雷击过电压的伤害, 影响其使用性能。对此本文在传感器输出端并联一个TVS管, 当有雷击过电压发生时, 传感器将电位钳制在一定的电压值, 可以有效地防止损坏采集单元, 解决恶劣环境下的抗干扰问题。

3 与其他系统的配合

3.1 与电气闭锁的配合

将带电显示装置“电磁锁接口”的常开接点串接至电气闭锁控制回路中去, 当线路有电时, 带电显示装置接点K断开, 电磁锁不能取得工作电源, 从而不能打开电磁锁, 则不能对地刀进行操作;当线路无电时, 带电显示装置接点K闭合, 电磁锁取得工作电源, 从而能打开电磁锁, 实现了防止带电合地刀 ( 挂地线) 的目的。原理图如图2 所示。

3.2 与微机防误系统的配合

本文研制的带电显示装置与微机防误操作系统的配合是要求在合线路地刀 ( 打开地刀锁) 或线路挂接地线 ( 打开临时接地锁) 之前, 对高压带电显示装置进行验电, 即将电脑钥匙插入带电显示装置中的验电锁中进行验电, 如线路有电则验电不通过, 不能进行下一步操作, 反之亦然。

4 现场安装

根据设计思路, 研制出了XL-1 系列避雷器泄漏电流式高压带电显示装置, 并于2014年10 月20 日将其安全在国网湖州供电公司110k V横街变 (110k V城街1535 线线路侧) , 进行挂网运行试验。现场检验证明该装置传感器安装简单, 只需旁路避雷器引下线即可, 与更换泄漏电流表一样不需要停电, 与常规高压带电显示的传感器安装地点和方式的有显著区别。

110k V横街变避雷器泄漏电流式高压带电显示装置挂网运行至今, 能正确指示线路带电状态, 并接入了微机防误装置, 把线路验电纳入强制闭锁, 各项功能正常。

5 结论

基于避雷器泄漏电流原理的带电显示装置相比传统的带电显示装置, 具有安装维护方便、信号采集可靠、装置运行安全等优势, 对提升变电站防误安装率也有重要意义, 降低了变电站值班员倒闸操作的误操作风险, 保证了供电可靠性, 对企业经济效益、社会效益也有一定的意义。

参考文献