在電力系統(tǒng)里,避雷器是保護(hù)電氣設(shè)備的關(guān)鍵裝置,能抵御雷電過電壓以及操作過電壓的侵害。它的選擇是否恰當(dāng),直接關(guān)系到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行以及設(shè)備的使用壽命。下面,我們就系統(tǒng)性地說說選擇避雷器時(shí)要重點(diǎn)考慮的核心要素。
一、摸清避雷器的核心功能與技術(shù)參數(shù)
現(xiàn)在常用的避雷器多為金屬氧化物避雷器(簡稱MOA),它的核心部件是氧化鋅電阻片,這種電阻片的非線性特性十分優(yōu)異。在系統(tǒng)正常運(yùn)行的工頻電壓下,它呈現(xiàn)高電阻狀態(tài),泄漏電流特別小;一旦出現(xiàn)過高電壓,它會(huì)瞬間切換成低電阻狀態(tài),快速泄放過電壓產(chǎn)生的巨大能量,同時(shí)把殘壓控制在被保護(hù)設(shè)備的絕緣耐受范圍內(nèi)。
理解這些關(guān)鍵參數(shù)是選型的基礎(chǔ):
系統(tǒng)標(biāo)稱電壓(Un)指的是電力系統(tǒng)的額定電壓,10kV、35kV都屬于這類常見規(guī)格。避雷器額定電壓(Ur)是選型中最核心的參數(shù),代表避雷器能持續(xù)承受的最大工頻電壓有效值。它必須高于系統(tǒng)可能出現(xiàn)的暫時(shí)過電壓,拿單相接地故障時(shí)非故障相的電壓升高來說就屬于這類情況。我們遵循的選型原則是Ur ≥ 暫時(shí)過電壓值,通常會(huì)結(jié)合系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式,按Un的固定倍數(shù)選取,就不接地系統(tǒng)來說,通常取1.25-1.3倍的Un。
持續(xù)運(yùn)行電壓(Uc)是允許長期施加在避雷器兩端的工頻電壓有效值,它必須大于系統(tǒng)最大持續(xù)運(yùn)行相電壓。標(biāo)稱放電電流(In)是劃分避雷器等級(jí)的依據(jù),采用8/20μs波形的雷電流峰值,5kA、10kA都是常見等級(jí),直接體現(xiàn)避雷器泄放直擊雷或感應(yīng)雷電流的能力。一般電站設(shè)備選10kA,配電系統(tǒng)選5kA即可。
殘壓(Ures)是標(biāo)稱放電電流通過時(shí),避雷器兩端產(chǎn)生的電壓峰值,這也是被保護(hù)設(shè)備實(shí)際承受的電壓。所以殘壓必須低于被保護(hù)設(shè)備的沖擊絕緣耐受水平,還要留出足夠的安全裕度(也就是保護(hù)比)。壓力釋放等級(jí)則關(guān)系到避雷器內(nèi)部短路時(shí)的安全性能,能體現(xiàn)它耐受內(nèi)部電弧和爆炸的能力,對(duì)電站設(shè)備來說尤為重要。
二、選對(duì)避雷器的類型
依據(jù)結(jié)構(gòu)和使用環(huán)境的不同,MOA主要分為四類。無間隙避雷器是目前應(yīng)用最廣的類型,直接由氧化鋅電阻片構(gòu)成,響應(yīng)速度快,沒有續(xù)流問題,保護(hù)性能出色,從低壓到超高壓場(chǎng)景都能適用。
帶串聯(lián)間隙避雷器由電阻片與串聯(lián)放電間隙組合而成,正常運(yùn)行時(shí),間隙會(huì)把電阻片與系統(tǒng)隔離開,能耐受長時(shí)間的污穢侵蝕以及老化損耗,但動(dòng)作時(shí)存在延遲,還會(huì)有續(xù)流截?cái)鄦栴},多用到中壓配電線路,尤其適合污穢嚴(yán)重或?qū)δ芰磕褪芤蟛桓叩膱?chǎng)合。
復(fù)合外套避雷器用高分子聚合物(像硅橡膠)做外套,重量輕、耐污穢,防爆性能好還不易破碎,已經(jīng)成為當(dāng)前的主流選擇,在污穢地區(qū)、軌道交通以及緊湊型變電站中特別適用。瓷外套避雷器是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu),機(jī)械強(qiáng)度高,但缺點(diǎn)是笨重、易破碎,故障時(shí)可能發(fā)生爆炸,安全性較差,新項(xiàng)目中已經(jīng)逐漸被復(fù)合外套類型取代。
三、遵循系統(tǒng)化的選型流程
選型第一步要確定系統(tǒng)條件。我們需要明確系統(tǒng)電壓及最高運(yùn)行電壓,掌握系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式,這一參數(shù)會(huì)直接影響暫時(shí)過電壓的幅值,也是確定避雷器額定電壓(Ur)的關(guān)鍵依據(jù)。同時(shí),系統(tǒng)短路電流水平關(guān)系到壓力釋放等級(jí)的選擇,被保護(hù)設(shè)備的類型及其絕緣水平(BIL/LIW)也必須摸清。
接著是選擇關(guān)鍵電氣參數(shù)。結(jié)合前面明確的系統(tǒng)條件,計(jì)算并確定避雷器的額定電壓(Ur)以及持續(xù)運(yùn)行電壓(Uc)。根據(jù)安裝位置的雷電活動(dòng)強(qiáng)度,選定合適的標(biāo)稱放電電流(In)。最后要重點(diǎn)核查殘壓(Ures),確保其滿足被保護(hù)設(shè)備的絕緣配合要求,通常被保護(hù)設(shè)備BIL與避雷器殘壓的比值要大于1.2~1.4的安全裕度。
然后要考慮結(jié)構(gòu)類型與環(huán)境適應(yīng)性。按照安裝地點(diǎn)是室內(nèi)還是室外、屬于電站還是線路,選擇復(fù)合外套或瓷外套類型。結(jié)合環(huán)境污穢等級(jí),挑選爬電距離達(dá)標(biāo)的產(chǎn)品。要是遇到高海拔等特殊環(huán)境,需要考慮海拔修正系數(shù),可能要選用額定電壓和爬距更高的產(chǎn)品。
輔助功能與監(jiān)測(cè)需求也不能忽視。建議為避雷器配備放電計(jì)數(shù)器或在線監(jiān)測(cè)儀,這樣能方便記錄避雷器的動(dòng)作次數(shù),實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)其運(yùn)行狀態(tài),像全電流、阻性電流等參數(shù)都能精準(zhǔn)掌握,為狀態(tài)檢修提供支持。
結(jié)論
恩彼邁避雷器選型是一項(xiàng)系統(tǒng)性的絕緣配合工作。選型不能只看系統(tǒng)電壓就草率決定,而要綜合考量系統(tǒng)接地方式、暫時(shí)過電壓、被保護(hù)設(shè)備絕緣水平、安裝環(huán)境以及運(yùn)行維護(hù)要求。正確的選擇要保證避雷器在承受系統(tǒng)各種電壓應(yīng)力的同時(shí),為關(guān)鍵設(shè)備提供可靠的過電壓防護(hù),最終實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)安全性與經(jīng)濟(jì)性的最優(yōu)平衡。



