避雷器選型、安裝與維護

戴紅安

中圖分類號：TN97文獻標識碼：A文章編號：1671—7597(2009)0620011—01

筆者從事電氣試驗工作以來，每年絕大部分時間都在為各類工程進行常規高壓電氣試驗工作，其中包括水電站、抽水站、變電所等場所，發現所有的高壓電氣場所最容易出現故障的就是各類避雷器。在此筆者根據日常工作中經驗并結合實際產品談談避雷器的選型、安裝和維護。

一、避雷器的基本知識

避雷器是電氣工程中一種常見的保護設備，它是一種過電壓保護電器，對于能量有限的過電壓如雷電過電壓和操作過電壓，避雷器泄流能起限壓保護作用。主要用來保護由于大氣過電壓和操作過電壓對線路、設備造成的侵害。

避雷器通過并聯放電間隙或非線性電阻，對入侵非正常流動電波進行削幅，降低被保護的設備所承受的過電壓值。如果線路或設備承受了過電壓，避雷器就會進入放電狀態，其重復接地就變成了保護接地，增加線路和設備的安全系數，但是線路后面的電器設備如果沒有采取其他安全保護措施，仍然是不安全的。避雷器一般單獨接地，與其它設備的接地距離不得小于3m，在地上與其它架構設備的空間距離不得少于5m。

二、避雷器的分類和選型

(一)避雷器的分類。名目繁多的避雷器在我國的市場上已經超過了上百種，如何對不同品牌、不同型號的避雷器進行分類也許就擺在我們面前。

從組合結構分，現在市場上的避雷器有幾下幾種：

1間隙類：開放式間隙、密閉式間隙：2放電管類：開放式放電管密封式放電管：3壓敏電阻類：單片、多片；4抑制二極管類；5壓敏電阻／氣體放電瞥組合類：簡單組合、復雜組合；6碳化硅類。

按照其保護性質有可以分為；開路式避雷器、短路式避雷器或開關型、限壓型。

按照工作狀態(安裝形式)又可分為：并聯避雷器和串聯式避雷器。

避雷器有管式和閥式兩大類。工程中比較常見主要是碳化硅閥式避雷器和金屬氧化物避雷器(又稱氧化鋅避雷器)。碳化硅閥式避雷器主要由放電間隙和非線性電阻兩部分組成，當高幅雷波或電波侵入被保護裝置時，避雷器間隙先行放電，從而降低過電壓值，同時線性電阻又將殘壓限制在設備的絕緣水平以下。放電結束后，放電間隙和非線性電阻自動切斷工頻電流。

氧化鋅ZnO避雷器是七十年代發展起來的一種新型避雷器，是目前應用率最高的防雷防過電壓材料。它主要由氧化鋅壓敏電阻構成，氧化鋅避雷器的最大特點就是反應時間短可在ns級。每一塊壓敏電阻從制成時就有它的一定開關電壓(叫壓敏電阻)，在正常的工作電壓下(即小于壓敏電壓)壓敏電阻值很大，相當于絕緣狀態，但在沖擊電壓作用下(大于壓敏電壓)，壓敏電阻呈低值被擊穿，相當于短路狀態。然而壓敏電阻被擊穿狀態，是可以恢復的；當高于壓敏電壓的電壓撤銷后，它又恢復了高阻狀態。因此，在電力線路上如安裝氧化鋅避雷器后，當雷擊時，雷電波的高電壓使壓敏電阻擊穿，雷電流通過壓敏電阻流入大地，使線路上的電壓控制在安全范圍內。從而保護了電器設備的安全。

金屬氧化鋅避雷器不需要火花間隙，從而使結構簡化，并具有動作響應快、耐多重雷電過電壓或操作過電壓作用、能量吸收能力大、耐污穢性能好等優點。由于金屬氧化鋅避雷器保護性能優于碳化硅避雷器，已在逐步取代碳化硅避雷器，廣泛用于交、直流系統，保護發電、變電設備的絕緣，尤其適合于中性點有效接地的110千伏及以上電網。

(二)避雷器的選型。從實際使用中的情況來看，大多數情況下避雷器損壞是由于避雷器動作過于頻繁導致，而這其中一部分就是由于避雷器的選型不恰當所致，因此正確的選型對線路和設備的安全至關重要。

避雷器的選型最重要的是額定電壓的選擇：應該使它高于其在安裝處可能出現的工頻暫態電壓。在llOkV及以上的中性點接地系統中是可以按上述方法選擇的。

在110kV及以下的中性點非直接接地系統中，電力部門規程規定在單相接地情況下允許運行2小時，有時甚至在斷續地產生弧光接地過電壓情況下運行2小時以上才能發現故障，這類系統的運行特點對氧化鋅避雷器安全運行構成嚴重威脅，實踐中氧化鋅避雷器出現熱崩潰甚至嚴重的爆炸事故。面對這種情況，應考慮將動作負載試驗中耐受10s的額定電壓提高至1.2～1.3倍，使氧化鋅避雷器對中性點非直接接地系統工況的適應能力有所提高。

而由于氧化鋅避霄器的額定電壓選擇過低。使避雷器在單相接地過電壓甚至許多暫態過電壓下工作出現安全事故。中性點非接地系統的氧化鋅避雷器額定電壓、持續運行電壓的選擇提出了如下設計規則：額定電壓在參考SiC避雷器滅弧電壓設計基礎上乘以1.2～1.3倍，持續運行電壓為系統運行最高線電壓。

三、避雷器的安裝

1新裝避雷器，首先應按上述選型要求檢查其電壓等級是否與被保護設備相符。2新裝和復裝(無雷期退出運行)前，必須進行工頻交流耐壓試驗和直流泄漏試驗及絕緣電阻的測定，達不到標準要求的，不能使用。3安裝前，應檢查避雷器是否完好。其表面應無裂紋、無破損；密封應完好，連接應緊密；金屬接觸的表面應清除氧化層、污垢及異物，保護清潔。4安裝時的線間距離應符合規定：3kV時46cm；6kv時69cm：10kV時80cm。水平距離均應在40cm以上。5避雷器應對支持物保持垂直，固定要牢靠，引線連接要可靠。6避雷器的上、下引線要盡可能短而直，不允許中間有接頭。其截面不應小于規定值，鋁線不小于25m2，銅線不小于16ram2。7避雷器的安裝位置與被保護設備的距離，應越近越好，對3～10kV電氣設備的距離不應大予15m。閥型避雷器在安裝前，應做簡單的現場試驗，可用2500V及以上的兆歐表測量其絕緣電阻。每次測量，應做好記錄工作，以便掌握其絕緣電阻有無大的變化，若絕緣電阻值與上次比較下降幅度很大，說明有可能是密封老化致使受潮或火花間隙短路造成。

四、避雷器的維護

(一)預防性試驗。長年在氣象、電氣等綜合條件下工作。避雷器性能可能發生變化，為了及時發現安全隱患，應對運行的避雷器在雷雨季節來臨之前進行預防性試驗。試驗內容主要包括：絕緣電阻試驗、直流lmA電壓(UlmA)及0.75UlmA下的泄漏電流、運行電壓下的交流泄漏電流、工頻參考電流下的工頻參考電壓、底座絕緣電阻、檢查放電計數器動作情況。具體的周期及要求詳見《電力設各預防性試驗規程》。

(二)避雷器的巡視檢查。1檢查外觀是否有破損、裂紋、污穢及放電現象。因為避雷器外觀上的破損、裂紋、污穢在潮濕的空氣中，在電壓的作用下，泄漏電流會明顯增加，降低其放電電壓。2每次雷雨過后檢查雷電計數器是否動作，檢查雷電計數器是否完好。3檢查引線接頭是否牢固，引線是否斷線、斷股、燒毀等痕跡。4檢查避雷器內部是否有異常音響。5檢查避雷器的安裝固定有無松動。

筆者建議各地的電力管理部門應督促有關用戶，重視防雷保護工作，設計安裝時認真做好避雷器的選型，運行中認真做好檢查巡視工作，每年定期或在有必要時認真做好避雷器的預防性試驗，并對不合格的避雷器，采取就地銷毀處理，以防止其重新安裝使用。