电力系统中氧化锌避雷器的选型及应用

李刚，武艳龙，高骞，申亭

(陕西北元化工集团股份有限公司，陕西 榆林 719319)

氧化锌避雷器在电力系统中的主要作用是吸收雷电过电压和操作过电压的冲击能量。主体元件采用具有伏安特性的非线性金属氧化物电阻片组装而成，内部无间隙。当系统出现过电压时，电阻片呈低电阻，处于导通状态，在释放过电压能量的同时，限制了过电压的幅值，从而保护了设备；正常运行时，电阻片呈高电阻，流过的电流仅为微安级，起到了与系统绝缘的作用[1]。

长期以来,陕西北元化工集团股份有限公司化工分公司(以下简称“北元化工”)过电压保护器误动作的情况时有发生，造成生产系统降流量、停车以及重大设备损坏。因此，北元化工于2019年10月开始逐渐将全公司过电压保护器更换为复合外套无间隙金属氧化锌避雷器(以下简称“氧化锌避雷器”)，防止电力系统的输变电设备受过电压的危害。笔者根据近两年的实际工作经历，探讨氧化锌避雷器在化工生产企业中的应用经验。

1 氧化锌避雷器的选型

1.1 氧化锌避雷器的类型

选择氧化锌避雷器时，应根据被保护设备确定避雷器类型，保护对象不同，氧化锌避雷器型号也不同。氧化锌避雷器按其使用场合和保护对象，主要分为电站用、配电用、并联电容器用、变压器中性点用、发电机用、电动机用和发电机中性点用等类型。

1.2 氧化锌避雷器额定电压的选择

额定电压是施加到氧化锌避雷器端子间的最大允许工频电压有效值。型号为YH5WD-17.5/40的避雷器，其额定电压为17.5 kV，表示当过电压有效值达到17.5 kV时，氧化锌避雷器就会开始工作。在相同的系统标称电压下，氧化锌避雷器的额定电压选得越高，在运行中通过氧化锌避雷器的泄漏电流就越小，对减轻氧化锌避雷器的劣化有利，可以提高运行的可靠性。但另一方面，氧化锌避雷器的额定电压高，残压也相应增高，在同样的绝缘水平下，保护裕度会降低，这两方面是矛盾的。因此，在选择氧化锌避雷器额定电压时，要充分考虑被保护设备的绝缘水平。

1.3 氧化锌避雷器的持续运行电压的选择

持续运行电压是指长期作用在氧化锌避雷器上的最高工频电压的有效值，在选择氧化锌避雷器持续运行电压时，要考虑系统的中性点接地方式。在中性点直接接地系统中，接在相对地的无间隙氧化锌避雷器，其持续运行电压应不低于系统的最高工作相电压。在中性点非直接接地系统中，如果单相接地故障在10 s及以内切除，无间隙氧化锌避雷器持续运行电压应不低于系统的最高工作相电压。如果单相接地故障在10 s以上切除，其持续运行电压一般不应低于系统的最高工作线电压。

1.4 氧化锌避雷器的标称放电电流的选择

氧化锌避雷器标称放电电流按远方雷电侵入波的概率统计及变电站的重要性，一般可按表1进行选择。

表1 氧化锌避雷器标称放电电流选择对照表

2 氧化锌避雷器的安装

(1)在贮存、开箱和安装过程中，应注意避免氧化锌避雷器受到冲击和碰撞(尤其注意不得划伤避雷器硅橡胶外套)，如受到冲击和碰撞，应仔细检查，确认内部结构及密封无损坏，方可安装使用。

(2)氧化锌避雷器每根连接导线的线鼻子压紧后，必须进行热缩、镀锡处理。

(3)氧化锌避雷器的安装必须保证与主回路的安全距离：10 kV不同相间和相对地之间的净距离不小于130 m，避雷器下引线与柜体保证35 mm的安全距离。若避雷器安装在接地刀闸处，在保证安全距离的前提下不得影响接地刀闸的分合操作。

(4)所有氧化锌避雷器必须进行“直流1 mA参考电压U1 mA及0.75U1 mA电压下的泄漏电流”交接试验,并出具试验报告，确定试验合格后方可使用。

(5)安装氧化锌避雷器时，复合外套伞裙朝下，避雷器中心线相对于铅直线的倾斜度不得大于避雷器总高的1.5%。

(6)监测器应串接于避雷器与地之间，在避雷器的底部法兰与地之间确定一个合适位置，用Φ10×35的螺栓通过接地安装端将其固定，接地端可靠接地；将避雷器的底部与监测器的输入端通过不小于16 mm2的地线牢固连接。

(7)更换监测器时，必须先用接地线将避雷器的接地端可靠接地(先接接地线，后接氧化锌避雷器的接地端)，然后再拆卸监测器。重新安装监测器后，再将接地线去除(先断开避雷器的接地端，后断开地线)，一定要注意安全。

3 氧化锌避雷器巡检及试验

(1)检查氧化锌避雷器外观，表面应无裂纹，复合外套无电蚀痕迹，无异物附着,高压引线、接地线连接正常。环境干燥、通风，温度在-30～30 ℃之内。

(2)检查氧化锌避雷器监测器电流表，记录当前持续电流值，并与同等运行条件下其他避雷器的持续电流值进行比较，应无明显差异。在电流表量程内采用彩色刻度分别标出氧化锌避雷器的泄漏电流的运行区域。绿色：泄漏电流在氧化锌避雷器的正常工作范围。黄色：泄漏电流不在氧化锌避雷器的正常工作范围，须及时进行检查并监控。红色：泄漏电流已超出氧化锌避雷器的正常工作范围，须检修或更换。

(3)应记录监测器的指示数据。

(4)使用红外热像检测。用红外热像仪检测氧化锌避雷器本体及电气连接部位，红外热像图显示应无异常温升。

(5)进行直流参考电压U1 mA及0.75U1 mA下泄漏电流试验(型号为YH2.5W5-14/30的电动机用氧化锌避雷器在1 mA下直流参考电压≥19.3 kV，在0.75倍直流参考电压下泄漏电流≤50 μA)。U1 mA偏低或者0.75U1 mA下泄漏电流偏大时，应先排除电晕和外绝缘表面泄漏电流的影响。规程规定：U1 mA实测值与初始值(或制造厂规定值)比较，变化应在-5%～5%之间；0.75U1 mA下泄漏电流应不大于50 μA[1]。

(6)测试氧化锌避雷器底座绝缘电阻，用2 500 V绝缘电阻表测量。

(7)对放电计数器功能进行检查。如果已有一两年未检查，有停电机会时检查校验动作性能，连续试验5～10次，均能准确动作计数，则认为性能合格，完毕应记录当前基数。若装有电流表，应同时校验电流表，校验结果应符合要求。