避雷器

定义
避雷器：用于保护电气设备免受雷击时高瞬态过电压危害，并限制续流时间，也常限制续流幅值的一种电器。避雷器有时也称为过电压保护器，过电压限制器。如图1所示就是一个避雷器。
图1 避雷器
中文名：避雷器
外文名：Arrester
别称：无
应用学科：信息通信
特点：高瞬态、过电压、电器、雷电防护
适用范围
交流无间隙金属氧化物避雷器用于保护交流输变电设备的绝缘，免受雷电过电压和操作过电压损害。适用于变压器、输电线路、配电屏、开关柜、电力计量箱、真空开关、并联补偿电容器、旋转电机及半导体器件等过电压保护。
特点与原理
交流无间隙金属氧化物避雷器具有优异的非线性伏·安特性，响应特性好、无续流、通流容量大、残压低、抑制过电压能力强、耐污秽、抗老化、不受海拔约束、结构简单、无间隙、密封严、寿命长等特点。
本避雷器在正常系统工作电压下，呈现高电阻状态，仅有微安级电流通过。在过电压大电流作用下它便呈现低电阻，从而限制了避雷器两端的残压
分类
避雷器分为很多种，有金属氧化物避雷器，线路型金属氧化物避雷器，无间隙线路型金属氧化物避雷器，全绝缘复合外套金属氧化物避雷器，可卸式避雷器。
避雷器的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，但是它们的工作实质是相同的，都是为了保护通信线缆和通信设备不受损害。
管型避雷器
管型避雷器实际是一种具有较高熄弧能力的保护间隙，它由两个串联间隙组成，一个间隙在大气中，称为外间隙，它的任务就是隔离工作电压，避免产气管被流经管子的工频泄露电流所烧坏；另一个装设在气管内，称为内间隙或者灭弧间隙，管型避雷器的灭弧能力与工频续流的大小有关。这是一种保护间隙型避雷器，大多用在供电线路上作避雷保护。
阀型避雷器
阀型避雷器由火花间隙及阀片电阻组成，阀片电阻的制作材料是特种碳化硅。利用碳化硅制作的阀片电阻可以有效地防止雷电和高电压，对设备进行保护。当有雷电高电压时，火花间隙被击穿，阀片电阻的电阻值下降，将雷电流引入大地，这就保护了线缆或电气设备免受雷电流的危害。在正常的情况下，火花间隙是不会被击穿的，阀片电阻的电阻值较高，不会影响通信线路的正常通信。
氧化锌避雷器
氧化锌避雷器是一种保护性能优越、质量轻、耐污秽、性能稳定的避雷设备。它主要利用氧化锌良好的非线性伏安特性，使在正常工作电压时流过避雷器的电流极小（微安或毫安级）；当过电压作用时，电阻急剧下降，泄放过电压的能量，达到保护的效果。这种避雷器和传统避雷器的差异是它没有放电间隙，利用氧化锌的非线性特性起到泄流和开断的作用。
以上介绍了几种避雷器，每种避雷器各自有各自的优点和特点，需要针对不同的环境进行使用，才能起到良好的避雷效果。
作用
避雷器连接在线缆和大地之间，通常与被保护设备并联。避雷器可以有效地保护通信设备，一旦出现不正常电压，避雷器将发生动作，起到保护作用。当通信线缆或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，保护通信线缆和设备绝缘。当过电压消失后，避雷器迅速恢复原状，使通信线路正常工作。
因此，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，从而起到保护通信线路和设备的作用。
避雷器不仅可用来防护雷电产生的高电压，也可用来防护操作高电压。
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。
主要参数
交流无间隙金属氧化物避雷器特性参数见右表。
相关标准
避雷器的常见执行标准（各国要求不一样）：IEC61643-1 、GB18802.1-2002.UL1283Filter 、UL1449.2nd.Edition、GB11032-2010、IEC60099-4.IEEE.C62.11
中国现在避雷系统现在实施的是中华人民共和国住房和城乡建设部2012年12月1日起实施的：GB50343—2012《建筑物电子信息系统防雷技术规范》和中华人民共和国住房和城乡建设部2011年10月1日起实施的：GB50057—2010《建筑物设计防雷规范》。
IEC 62305-1-2006
雷电防护
IEC/TR 61400-24-2002
风力涡轮机发电机系统。第24部分：避雷装置 IEC61400-24
IEC 6****-5-54-2002
接地措施、保护导体和保护跨接线 IEC60364-5-54
IEC 60099
避雷器
GB 15599-1995
石油与石油设施雷电安全规范
GB 50057-2010
建筑物防雷设计规范（附条文说明） (2010版）
GB 50343-2004
建筑物电子信息系统防雷技术规范（附条文说明）
GB/T 19271-2003
雷电电磁脉冲的防护
GB/T 19663-2005
雷电电磁脉冲的防护
GB/T 19663-2005
信息系统雷电防护术语
GB/T 19856-2005
雷电防护
GB/T 21431-2008
建筑物防雷装置检测技术规范
GB/T 21714-2008
雷电防护
GB/T 2900.12-2008
电工术语 避雷器、低压电涌保护器及元件
GB/T 7450-1987
电子设备雷击保护导则
GJB 5080-2004
军用通信设施雷电防护设计与使用要求
GJB 1210-1991
接地 搭接和屏蔽设计的实施
GJB 2269-1996
后方弹药仓库防雷技术要求
特性
七大特性：
一、氧化锌避雷器的通流能力大
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。川泰生产的氧化锌避雷器的通流能力完全符合甚至高于国家标准的要求。线路放电等级、能量吸收能力、4/10纳秒大电流冲击耐受、2ms方波通流能力等指标达到了国内领先水平。
二、氧化锌避雷器的保护特性优异
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。
三、氧化锌避雷器的密封性能良好
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。
四、氧化锌避雷器的机械性能
主要考虑以下三方面因素：
⑴承受的地震力；
⑵作用于避雷器上的最大风压力
⑶避雷器的顶端承受导线的最大允许拉力。
五、氧化锌避雷器的良好的解污秽性能
无间隙氧化锌避雷器具有较高的耐污秽性能。
目前国家标准规定的爬电比距等级为：
⑴II级 中等污秽地区：爬电比距20mm/kv
⑵III级 重污秽地区：爬电比距25mm/kv
⑶IV级 特重污秽地区：爬电比距31mm/kv
六、氧化锌避雷器的高运行可靠性
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：
A 避雷器整体结构的合理性；
B 氧化锌阀片的伏安特性及耐老化特性
C 避雷器的密封性能。
七、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，避雷器具有在一定时间内承受一定工频电压升高能力。
使用
1.　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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
运行维护
在日常运行中，应检查避雷器的瓷套表面的污染状况，因为当瓷套表面受到严重污染时，将使电压分布很不均匀。在有并联分路电阻的避雷器中，当其中一个元件的电压分布增大时，通过其并联电阻中的电流将显著增大，则可能烧坏并联电阻而引起故障。此外，也可能影响阀型避雷器的灭弧性能。因此，当避雷器瓷套表面严重污秽时，必须及时清扫。
检查避雷器的引线及接地引下线，有烧伤痕迹和断股现象以及放电记录器是否烧通过这方面的检查，最容易发现避雷器的隐形缺陷；检查避雷器上端引线处密封是否良好，避雷器密封不良会进水受潮易引起事故，因而应检查瓷套与法兰连接处的水泥接合缝是否严密，对10千伏阀型避雷器上引线处可加装防水罩，以免雨水渗入；检查避雷器与被保护电气设备之间的电气距离是否符合要求，避雷器应尽量靠近被保护的电气设备，避雷器在雷雨后应检查记录器的动作情况；检查泄漏电流，工频放电电压大于或小于标准值时，应进行检修和试验；放电记录器动作次数过多时，应进行检修；瓷套及水泥接合处有裂纹；法兰盘和橡皮垫有脱落时，应进行检修。
避雷器的绝缘电阻应定期进行检查。测量时应用2500伏绝缘摇表，测得的数值与以前一次的结果比较，无明显变化时可继续投入运行。绝缘电阻显著下降时，一般是由密封不良而受潮或火花间隙短路所引起的，当低于合格值时，应作特性试验；绝缘电阻显著升高时，一般是由于内部并联电阻接触不良或断裂以及弹簧松弛和内部元件分离等造成的。
为了能及时发现阀型避雷器内部隐形缺陷，应在每年雷雨季节之前进行一次预防性试验。

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