探究組合式過電壓保護器和避雷器的配合應用

王建華

摘要：文章主要介紹了組合式過電壓保護器和避雷器搭配應用，先介紹了避雷器的發展過程，隨后分析了組合式過電壓保護器對應間隙結構特征以及應用中的具體選擇，最后提出了組合式過電壓器和避雷器配合應用注意事項，希望能給相關人士提供有效參考。

關鍵詞：組合式;過電壓;保護器;避雷器;配合應用

引言

在國內電力事業持續發展背景下，各種先進科技手段相繼應用開來，隨著設備裝置持續更新發展，組合形式的過電壓保護裝置開始在電網系統內推廣應用開來，過電壓保護器最開始屬于一種避雷器，是新型保護裝置，通常適用于電壓小于35千伏的電力系統當中，同時還可以用來控制雷電因素形成的過電壓。

一、避雷器發展分析

90年代前，相關電力系統普遍將少油斷路器當成開斷設備，開斷速度相對較慢，操作中過電壓出現次數較少，關于設備損壞普遍從雷電侵入波過電壓形成，針對該種過電壓實施防護處理普遍是以氧化鋅和碳化硅等形式的避雷裝置為主，其中氧化鋅避雷裝置擁有操作性能穩定、殘壓低、動作迅速等特征。在真空開關全面推廣應用背景下，過電壓操作危害逐漸受到人們廣泛重視，過電壓主要可以從相間過電壓方面體現出來，傳統模式避雷器的過電壓防護性能較差，為了降低相間過電壓破壞設備，開始全面推廣應用組合式的過電壓保護裝置。為了提升電網運行安全，需要針對過電壓保護器性能和開發研究進行深入研究。

二、組合式過電壓保護器間隙結構特征分析

組合形式的過電壓保護裝置可以細分成帶串聯間隙以及無間隙兩種形式，此次主要研究帶串聯間隙形式的氧化鋅壁壘裝置。而氧化鋅組合避雷裝置包括氧化鋅閥片以及獨特間隙體共同構成，按照不同生產廠家中所用技術方案差異，對應間隙結構也存在較大差異對應間隙包含六間隙、單間隙、三間隙以及四間隙等形式，此外，間隙主要差異便是是否存在并聯電阻[1]。

三、組合式過電壓保護器具體選擇

對組合形式下過電壓保護裝置進行綜合選擇中，需要率先掌握所選產品主要特征結構，此外還需要考慮電阻片以及間隙對應密封、絕緣性能和產品質量，由于產品質量發揮著決定性影響，為此需要對相關性能指標進行充分了解，確保其滿足各項規定要求，符合交流電氣裝置實際應用中的絕緣配合以及過電壓保護規定要求。在設備選擇中，需要重點考慮操作沖擊保護、雷電沖擊保護、標稱電流、最高持續電壓等，接下來主要針對電壓為6到35千伏之間的系統開關裝置進行研究，分析系統內部避雷器具體型號選擇。

按照避雷器額定電壓就進行合理選擇，根據避雷器長時間持續運行電壓進行合理選擇，6到35千伏電壓之間的系統普遍是中性點不接地系統，在產生單相接地故障后，相對地電壓進一步升高，變成線電壓，即系統最高電壓，是一種暫時過電壓，故障維持時間大于10秒，所以避雷器長時間運行電壓設計如下，6到10千伏條件下，持續運行電壓超出1.1系統最高電壓，而6千伏避雷器持續運行電壓大于7.92千伏，10千伏避雷器持續運行電壓大于13.2千伏，35千伏條件下，持續運行電壓大于40.5千伏。

按照避雷器相關暫時過電壓進行選擇，暫時過電壓可以進一步細分成諧振以及工頻兩種形式，單相接地問題所形成的工頻過電壓，能夠為合理選擇設計避雷器對應額定電壓提供有效參考依據。

標稱放電對應電流參數選擇中，避雷器相關標稱放電流In屬于波形是8/20us進行等級設計的核心參數，可以進一步分成20、10、5、2.5、1.5kA這五種等級，其中后面三級和電容器、電機避雷器以及中性點進行互相對應，電站避雷器可以分成前三種形式，通常對于電壓為6到35千伏的系統的對應電流設計為5kA。

雷電沖擊保護方面，避雷器在8/20us的標稱放電流條件下，對應殘壓值是避雷器相關雷電沖擊保護水平。陡波標稱放電在處于1/5us電流條件下，對應殘壓值和標稱放電電流條件下殘壓比值應該控制在1.15以下。避雷器相關雷電沖擊保護需要符合保護電力裝置絕緣配合條件，符合電氣設備全波沖擊絕緣和雷電沖擊保護兩者比值需要控制在1.4之下，聯系持續運行狀態下電壓差要求。

在6千伏避雷器持續運行電壓超出7.92千伏，電站型MOA，對應殘壓數值是27千伏，配電形式MOA，殘壓是30千伏。10千伏避雷器持續電壓超出13.2千伏后，電站性MOA，對應殘壓值是45千安，配電形式MOA，對應殘壓值是50千伏。35千伏避雷器持續運行電壓超出40.5千伏，電站形式MOA，對應殘壓值是134千安。

操作沖擊保護性能，避雷器相關操作沖擊電流在30到100us之內最高殘壓值，操作沖擊相關絕緣配合系數需要符合電氣設備要求，對應絕緣和沖擊保護比值控制在1.15之內。

在6千伏避雷器持續運行電壓超出7.92千伏，電站型MOA，對應殘壓數值是23千伏，配電形式MOA，殘壓是25.6千伏。10千伏避雷器持續電壓超出13.2千伏后，電站性MOA，對應殘壓值是38.3千安，配電形式MOA，對應殘壓值是42.5千伏。35千伏避雷器持續運行電壓超出40.5千伏，電站形式MOA，對應殘壓值是114千安。除此之外，還需要聯系爬電距離進行綜合考慮，確保其滿足交接試驗標準要求。

四、組合式過電壓器和避雷器配合應用注意事項

避雷器裝置主要包含過電壓保護器，屬于絕緣系統中的后備保護裝置，屬于較高過電壓與沖擊下最終防線。絕緣配合綜合設計中，基于后備裝置條件下，能夠進一步減少各個電氣設備在過電壓方面的承受能力，遠遠超出裝置耐受水平的過電壓，全部都被后備保護裝置所承擔[2]。

從理論層面分析，過電壓保護裝置滿足設計要求，是不會出現持續發熱超出承擔能力的問題。但實際上過電壓問題相對而言比較復雜，在某次出現近距離落雷，使系統遇到意外諧波影響都會降低產品綜合應用性能，產生意外發熱現象，導致設備直接爆裂。過電壓保護裝置同時也是周圍不同設備共用后備保護裝置，哪種裝置產生運行故障，都會使沖擊進一步傳到至過電壓保護裝置內，所以相關生產廠家通常無法給出具體應用壽命，單純要求用戶應該對設備進行按時檢修維護，避免產品老化帶病運行問題。

在非線性荷載以及電纜全面推廣應用條件下，諧振和操作過電壓問題更加突出，使得三相組合形式過電壓保護裝置整體操作動作更加頻繁，閥片老化速度持續加快，導致保護器應用壽命被進一步減少，導致系統基于諧振過電壓以及各種不正常狀態下，使得保護器裝置直接崩潰，最終產生開關柜短路現象。過電壓保護裝置相關運行原理等同于避雷器裝置，全部借助壓敏電阻基于過電壓下降低阻值開啟對地能量排放渠道。能量排放中，是壓敏電阻進行能量吸收發熱變化過程，如果發熱超出可承擔界限，便會產生破裂現象，嚴重情況下還會直接爆裂。隨著設備裝置密封性能提升，則爆裂時破壞性進一步提升，嚴重條件下會使整個柜體直接破壞。

結語

綜上所述，組合式的過電壓保護器設備主要是一種絕緣性復合結構，相間殘壓標準相對較低，對相地和相間擁有較高的過電壓保護功能，尤其是開關柜中被安裝尺寸所影響場所，和單體形式避雷裝置相比，對應結構更加密切，性能良好，適用于高壓開關柜。對于部分場所主要聯合應用避雷器和過電壓保護裝置，能夠幫助優化電網穩定運行。

參考文獻：

[1]廖維東，吳雙杰.開關柜內三相組合式過電壓保護器的維護[J].電力安全技術，2021，23（02）：57-60.

[2]楊楊，余洪華.淺談10kV中壓供電系統過電壓保護事故分析及措施[J].中國井礦鹽，2019，50（06）：29-31.