淺談金屬氧化物避雷器的工作原理及試驗相關內容

于文超

【摘要】氧化鋅避雷器是電力系統中不可缺少的電氣設備，所以為了保證避雷器正常工作和維護電網的安全穩定運行，必須對避雷器進行試驗。但由于現場運行狀況、天氣條件、試驗接線等主客觀條件的影響，試驗數據有可能產生較大的偏差，甚至出現錯誤的數據，對避雷器狀態可能會出現誤判。因此文章提出試驗中的注意事項，將各種外在因素排除，得到較為精確的試驗數據，做出正確判斷。

【關鍵詞】金屬氧化物避雷器 工作原理 注意事項

引言

金屬氧化物避雷器不僅可用來防護大氣高電壓，也可用來防護操作高電壓。如果出現雷雨天氣，電閃雷鳴就會出現高電壓，電力設備就有可能有危險，此時避雷器就會起作用，保護電力設備免受損害。避雷器的最大作用也是最重要的作用就是限制過電壓以保護電氣設備。

因此我們要了解金屬氧化物避雷器的工作原理及其特點。它的運行狀態直接影響電網的穩定性，因此要對氧化鋅避雷器進行相關試驗，為了對設備做出正確的評估，所以試驗中要注意一些細節，以免造成測量數據不準確。

1、金屬氧化物避雷器結構及工作原理

1.1 復合外套金屬氧化物避雷器結構

由接線孔、上法蘭、上電極、彈簧、環氧管、閥片、硅膠橡膠裙、填充膠、下電極、下法蘭組成。

1.2 金屬氧化物避雷器工作原理

在正常工作電壓下，具有極高的電阻，呈絕緣狀態；當電壓超過其啟動值時（如過電壓等），金屬氧化物閥片電阻變為極小，呈“導通”狀態，將雷電流暢通向大地釋放。待電壓消失后，金屬氧化物閥片電阻又呈現高電阻狀態，使“導通”終止，恢復原始狀態。

2、金屬氧化物避雷器結構特點

閥片是以氧化鋅（ZnO）基壓敏電阻（非線性）為基礎，添加Bi2O3，CO2O3，MnO2，Sb2O3，Cr2O3等金屬氧化物，經粉碎混合，高溫燒結而成。其非線性比SiC要好得多。在殘壓相同的情況下流過的電流較小，所以不用串聯火花間隙，由于沒有間隙，可以避免有間隙所帶來的一系列問題，并且有較平坦的保護特性。

3、金屬氧化物避雷器的優點

3.1 基本無續流，耐多重雷擊或多次操作波的能力強。

3.2 伏安特性對稱，正、負極性過電壓保護水平相當。

3.3 動作快，伏安特性平坦，殘壓低，不產生劫波。

3.4 閥片可以并聯使用，因此對增大通流和降低殘壓都容易實現，為組裝超高壓避雷器提供了方便。

4、金屬氧化物避雷器常見故障

4.1 受潮，受潮原因往往是密封結構密封不良，瓷套管上有裂紋，外部的潮氣侵入內腔而使絕緣下降。

4.2 火花間隙絕緣老化，這是在間隙內放電時從電極產生的金屬蒸發物附在絕緣物上而導致逐漸老化。

4.3 并聯電阻的老化。

4.4 瓷套表面臟污，這是造成表面閃絡和惡化串聯間隙的電壓分布。

4.5 端子緊固不良，造成斷線故障。

4.6 固定不牢，造成故障。

5、金屬氧化物避雷器試驗標準

根據GB 50150—2006《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標》及DL/T 596—1996《電力設備預防性試驗規程》，停電時應測量金屬氧化物避雷器的絕緣電阻、直流1mA參考電壓以及75%直流1mA參考電壓U1mA下的泄漏電流。規定值如下：

5.1 35kV以上電壓：用5000V兆歐表，絕緣電阻不小于2500MΩ。

5.2 35kV及以下電壓：用2500V兆歐表，絕緣電阻不小于1000MΩ。

5.3 低壓（1kV以下）：用500V兆歐表，絕緣電阻不小于2MΩ。

5.4 基座絕緣電阻不低于5 MΩ。

5.5 金屬氧化物避雷器對應于直流參考電流下的直流參考電壓，整支或分節進行的測試值，不應低于現行國家標準《交流無間隙金屬氧化物避雷器》GB 11032 規定值，并符合產品技術條件的規定。實測值與制造廠規定值比較，變化不應大于±5%。

5.6 0.75 倍直流參考電壓下的泄漏電流值不應大于50μA，或符合產品技術條件的規定。

6、金屬氧化物避雷器絕緣電阻試驗

6.1 試驗目的

絕緣電阻可以初步了解避雷器內部是否受潮，方法簡便，試驗安全。

6.2 試驗接線

當拆除一次連接線時，可以分別對上、下兩節避雷器進行試驗，接線如圖a和圖b。當不拆開一次連線時（避雷器頂部接地），試驗接線見圖c和圖d。測量底座的絕緣電阻試驗接線見圖e。

6.3 金屬氧化物避雷器絕緣電阻試驗中的注意事項

（1）測試前應檢查瓷套有無外傷。（2）試驗前應用干凈的布把瓷套表面擦干凈。

當天氣潮濕時，瓷套表面對泄漏電流的影響較大，應用干凈的布把瓷套表面擦干凈，并用金屬絲在下端瓷套的第一裙下部繞一圈在接到搖表的屏蔽接線柱，以消除其影響。

7、金屬氧化物避雷器1mA時的臨界動作電壓U1mA及0.75U1mA下的泄漏電流試驗

7.1 試驗目的

測U1mA是為了檢查閥片是否受潮，動作性能是否符合要求。測0.75U1mA下的泄漏電流是檢查長期允許工作電流是否符合要求。

7.2 試驗原理圖

見圖2 T1-調壓器T1-試驗變壓器 R-保護電阻V1-硅堆 C-濾波電容 V-電壓表 mA-毫安表 CX-避雷器

8、結語

總之氧化鋅避雷器是電力系統中不可缺少的電氣設備，所以為了保證避雷器正常工作和維護電網的安全穩定運行，必須對避雷器進行試驗。但為了對設備做出正確的評估，必須采取相應的措施，將各種外在因素排除，得到較為精確的試驗數據。

參考文獻：

[1]李建明、朱康.高壓電氣設備試驗方法（第二版），2004

[2]DL/T 596—1996《電力設備預防性試驗規程》，1996