摘要：本文綜述了避雷器的工作原理、基本要求、類型和氧化鋅避雷器的電器特性，以及浪涌保護(hù)器的工作原理、基本元件、分級(jí)保護(hù)和主要電器特性。對(duì)避雷器和浪涌保護(hù)器作了比較。
1 引言
避雷器是用來(lái)保護(hù)電力系統(tǒng)中各種電器設(shè)備免受雷電過(guò)電壓、操作過(guò)電壓、工頻暫態(tài)過(guò)電壓沖擊而損壞的一個(gè)電器元件。
浪涌保護(hù)器是把竄入電力線、信號(hào)傳輸線的瞬時(shí)過(guò)電壓限制在設(shè)備或系統(tǒng)所能承受的電壓范圍內(nèi)，或?qū)?qiáng)大的雷電流泄流入地，保護(hù)被保護(hù)的設(shè)備或系統(tǒng)不受沖擊而損壞。
本文綜述了避雷器的工總原理、基本要求、類型和氧化鋅避雷器的電氣特性，以及浪涌保護(hù)器的工作原理、基本元件、分級(jí)保護(hù)和主要電氣特性。對(duì)避雷器和浪涌保護(hù)器作了比較。
2 過(guò)電壓
過(guò)電壓是指超過(guò)正常運(yùn)行電壓并可使電力系統(tǒng)絕緣或被保護(hù)設(shè)備損壞的電壓升高。過(guò)電壓通常可分為三大類：暫時(shí)過(guò)電壓、操作過(guò)電壓、雷電過(guò)電壓[1]。
暫時(shí)過(guò)電壓、操作過(guò)電壓是由于電力系統(tǒng)中斷路器的操作或系統(tǒng)故障，使系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化，由此引起系統(tǒng)內(nèi)部能量轉(zhuǎn)化或傳遞而產(chǎn)生的過(guò)電壓，統(tǒng)稱為內(nèi)部過(guò)電壓。
2.1 操作過(guò)電壓
操作過(guò)電壓即電磁過(guò)渡過(guò)程中的過(guò)電壓，一般持續(xù)時(shí)間在0.1s內(nèi)。在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，常見的操作過(guò)電壓有：合閘空載線路過(guò)電壓、切除空載線路過(guò)電壓、切除空載變壓器過(guò)電壓以及解列過(guò)電壓等。以合閘(包括重合閘)過(guò)電壓最為嚴(yán)重。在中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中，主要是弧光接地過(guò)電壓。
2.2 暫時(shí)過(guò)電壓
暫時(shí)過(guò)電壓包括工頻電壓升高和諧振過(guò)電壓，持續(xù)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，暫時(shí)過(guò)電壓的產(chǎn)生原因主要是空載線路的長(zhǎng)線路的電容效應(yīng)、不對(duì)稱接地故障、負(fù)荷突變以及系統(tǒng)中發(fā)生的線性或非線性諧振等。暫時(shí)過(guò)電壓的嚴(yán)重程度取決于其幅值和持續(xù)時(shí)間，在超高壓系統(tǒng)中，工頻電壓升高具有重要影響，因?yàn)椋?a)暫時(shí)過(guò)電壓的大小直接影響操作過(guò)電壓的幅值;(b)它的數(shù)值是決定避雷器額定電壓的重要依據(jù);(c)它的持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，工頻電壓升高可能危及設(shè)備的安全運(yùn)行。
2.3 雷電過(guò)電壓
雷電過(guò)電壓分為3種。
(1)感應(yīng)過(guò)電壓
在輸電線路附近發(fā)生雷云對(duì)地放電時(shí)，線路上產(chǎn)生的過(guò)電壓。這種過(guò)電壓在極少的情況下才達(dá)到500 kV ~600kV，因此只對(duì)35kV及以下電網(wǎng)有危害。
(2)雷擊導(dǎo)線、繞擊時(shí)的過(guò)電壓
直擊雷過(guò)電壓在沒(méi)有避雷線的情況下發(fā)生，但有避雷線時(shí)仍有可能繞過(guò)避雷線而擊于線路上，成為繞擊，但其概率較小。
(3)雷擊避雷線或桿塔時(shí)引起的反擊
雷擊桿塔時(shí)由于桿塔的電感和接地電阻，使本來(lái)是地電位的桿塔具有很高的電位，引起絕緣子逆閃，將高電位加到導(dǎo)線上。
對(duì)于220kV及以下電力系統(tǒng)，絕緣水平一般由大氣過(guò)電壓決定。其保護(hù)裝置主要是避雷器，以避雷器的保護(hù)水平為基礎(chǔ)決定設(shè)備的絕緣水平，并保證輸電線路有一定的耐雷水平。對(duì)于這些設(shè)備，在正常情況下應(yīng)能耐受內(nèi)部過(guò)電壓的作用，因此，一般不專門采取針對(duì)內(nèi)部過(guò)電壓的限制措施。
隨著電氣等級(jí)的提高，操作過(guò)電壓的幅值將隨之提高。所以，對(duì)330kV及以上的超高壓系統(tǒng)，操作過(guò)電壓將逐漸起到控制作用，一般采取專門限制內(nèi)部過(guò)電壓的措施。
3 避雷器
3.1 避雷器工作原理
避雷器是變電站保護(hù)設(shè)備免遭雷電沖擊波襲擊的設(shè)備。當(dāng)沿線路傳入變電站的雷電沖擊波超過(guò)避雷器保護(hù)水平時(shí)，避雷器首先放電，并將雷電流經(jīng)過(guò)良導(dǎo)體安全引入大地，利用接地裝置使雷電壓幅值限制在被保護(hù)設(shè)備雷電沖擊水平，使電氣設(shè)備受到保護(hù)[1.2]。
避雷器的基本要求如下。
(1)具有良好的伏秒特性，以易于實(shí)現(xiàn)合理的絕緣配合
絕緣強(qiáng)度的配合中，對(duì)避雷器伏秒特性的要求不僅要位置低，而且形狀平坦。通常用沖擊系數(shù)來(lái)反映伏秒特性的形狀。沖擊系數(shù)是指沖擊放電電壓與工頻放電電壓之比。其比值愈小，伏秒特性愈平坦。避雷器伏秒特性的上限應(yīng)高于電氣設(shè)備伏秒特性的下限。圖1示出避雷器與電氣設(shè)備的伏秒特性匹配圖。
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