避雷器选型、安装与维护

戴红安

中图分类号：TN97文献标识码：A文章编号：1671—7597(2009)0620011—01

笔者从事电气试验工作以来，每年绝大部分时间都在为各类工程进行常规高压电气试验工作，其中包括水电站、抽水站、变电所等场所，发现所有的高压电气场所最容易出现故障的就是各类避雷器。在此笔者根据日常工作中经验并结合实际产品谈谈避雷器的选型、安装和维护。

一、避雷器的基本知识

避雷器是电气工程中一种常见的保护设备，它是一种过电压保护电器，对于能量有限的过电压如雷电过电压和操作过电压，避雷器泄流能起限压保护作用。主要用来保护由于大气过电压和操作过电压对线路、设备造成的侵害。

避雷器通过并联放电间隙或非线性电阻，对入侵非正常流动电波进行削幅，降低被保护的设备所承受的过电压值。如果线路或设备承受了过电压，避雷器就会进入放电状态，其重复接地就变成了保护接地，增加线路和设备的安全系数，但是线路后面的电器设备如果没有采取其他安全保护措施，仍然是不安全的。避雷器一般单独接地，与其它设备的接地距离不得小于3m，在地上与其它架构设备的空间距离不得少于5m。

二、避雷器的分类和选型

(一)避雷器的分类。名目繁多的避雷器在我国的市场上已经超过了上百种，如何对不同品牌、不同型号的避雷器进行分类也许就摆在我们面前。

从组合结构分，现在市场上的避雷器有几下几种：

1间隙类：开放式间隙、密闭式间隙：2放电管类：开放式放电管密封式放电管：3压敏电阻类：单片、多片；4抑制二极管类；5压敏电阻／气体放电瞥组合类：简单组合、复杂组合；6碳化硅类。

按照其保护性质有可以分为；开路式避雷器、短路式避雷器或开关型、限压型。

按照工作状态(安装形式)又可分为：并联避雷器和串联式避雷器。

避雷器有管式和阀式两大类。工程中比较常见主要是碳化硅阀式避雷器和金属氧化物避雷器(又称氧化锌避雷器)。碳化硅阀式避雷器主要由放电间隙和非线性电阻两部分组成，当高幅雷波或电波侵入被保护装置时，避雷器间隙先行放电，从而降低过电压值，同时线性电阻又将残压限制在设备的绝缘水平以下。放电结束后，放电间隙和非线性电阻自动切断工频电流。

氧化锌ZnO避雷器是七十年代发展起来的一种新型避雷器，是目前应用率最高的防雷防过电压材料。它主要由氧化锌压敏电阻构成，氧化锌避雷器的最大特点就是反应时间短可在ns级。每一块压敏电阻从制成时就有它的一定开关电压(叫压敏电阻)，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。然而压敏电阻被击穿状态，是可以恢复的；当高于压敏电压的电压撤销后，它又恢复了高阻状态。因此，在电力线路上如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，使线路上的电压控制在安全范围内。从而保护了电器设备的安全。

金属氧化锌避雷器不需要火花间隙，从而使结构简化，并具有动作响应快、耐多重雷电过电压或操作过电压作用、能量吸收能力大、耐污秽性能好等优点。由于金属氧化锌避雷器保护性能优于碳化硅避雷器，已在逐步取代碳化硅避雷器，广泛用于交、直流系统，保护发电、变电设备的绝缘，尤其适合于中性点有效接地的110千伏及以上电网。

(二)避雷器的选型。从实际使用中的情况来看，大多数情况下避雷器损坏是由于避雷器动作过于频繁导致，而这其中一部分就是由于避雷器的选型不恰当所致，因此正确的选型对线路和设备的安全至关重要。

避雷器的选型最重要的是额定电压的选择：应该使它高于其在安装处可能出现的工频暂态电压。在llOkV及以上的中性点接地系统中是可以按上述方法选择的。

在110kV及以下的中性点非直接接地系统中，电力部门规程规定在单相接地情况下允许运行2小时，有时甚至在断续地产生弧光接地过电压情况下运行2小时以上才能发现故障，这类系统的运行特点对氧化锌避雷器安全运行构成严重威胁，实践中氧化锌避雷器出现热崩溃甚至严重的爆炸事故。面对这种情况，应考虑将动作负载试验中耐受10s的额定电压提高至1.2～1.3倍，使氧化锌避雷器对中性点非直接接地系统工况的适应能力有所提高。

而由于氧化锌避霄器的额定电压选择过低。使避雷器在单相接地过电压甚至许多暂态过电压下工作出现安全事故。中性点非接地系统的氧化锌避雷器额定电压、持续运行电压的选择提出了如下设计规则：额定电压在参考SiC避雷器灭弧电压设计基础上乘以1.2～1.3倍，持续运行电压为系统运行最高线电压。

三、避雷器的安装

1新装避雷器，首先应按上述选型要求检查其电压等级是否与被保护设备相符。2新装和复装(无雷期退出运行)前，必须进行工频交流耐压试验和直流泄漏试验及绝缘电阻的测定，达不到标准要求的，不能使用。3安装前，应检查避雷器是否完好。其表面应无裂纹、无破损；密封应完好，连接应紧密；金属接触的表面应清除氧化层、污垢及异物，保护清洁。4安装时的线间距离应符合规定：3kV时46cm；6kv时69cm：10kV时80cm。水平距离均应在40cm以上。5避雷器应对支持物保持垂直，固定要牢靠，引线连接要可靠。6避雷器的上、下引线要尽可能短而直，不允许中间有接头。其截面不应小于规定值，铝线不小于25m2，铜线不小于16ram2。7避雷器的安装位置与被保护设备的距离，应越近越好，对3～10kV电气设备的距离不应大予15m。阀型避雷器在安装前，应做简单的现场试验，可用2500V及以上的兆欧表测量其绝缘电阻。每次测量，应做好记录工作，以便掌握其绝缘电阻有无大的变化，若绝缘电阻值与上次比较下降幅度很大，说明有可能是密封老化致使受潮或火花间隙短路造成。

四、避雷器的维护

(一)预防性试验。长年在气象、电气等综合条件下工作。避雷器性能可能发生变化，为了及时发现安全隐患，应对运行的避雷器在雷雨季节来临之前进行预防性试验。试验内容主要包括：绝缘电阻试验、直流lmA电压(UlmA)及0.75UlmA下的泄漏电流、运行电压下的交流泄漏电流、工频参考电流下的工频参考电压、底座绝缘电阻、检查放电计数器动作情况。具体的周期及要求详见《电力设各预防性试验规程》。

(二)避雷器的巡视检查。1检查外观是否有破损、裂纹、污秽及放电现象。因为避雷器外观上的破损、裂纹、污秽在潮湿的空气中，在电压的作用下，泄漏电流会明显增加，降低其放电电压。2每次雷雨过后检查雷电计数器是否动作，检查雷电计数器是否完好。3检查引线接头是否牢固，引线是否断线、断股、烧毁等痕迹。4检查避雷器内部是否有异常音响。5检查避雷器的安装固定有无松动。

笔者建议各地的电力管理部门应督促有关用户，重视防雷保护工作，设计安装时认真做好避雷器的选型，运行中认真做好检查巡视工作，每年定期或在有必要时认真做好避雷器的预防性试验，并对不合格的避雷器，采取就地销毁处理，以防止其重新安装使用。