全國統(tǒng)一聯(lián)合電網(wǎng)的建設(shè)將出現(xiàn)更多的超高壓輸電線路并可能出現(xiàn)特高壓線路,因此,尋求采用既安全可靠又可少維護-(或免維護)防雷絕緣子是從事輸電線路科研設(shè)計運行人員夢寐以求的目標,無論從減員增效或?qū)嵭袪顟B(tài)檢修,都有著重要意義。
特高壓交流線路避雷器是特高壓輸電線路最有效的防雷保護措施,特別是對于雷電活動強烈地區(qū)的同塔雙回特高壓輸電線路尤為突顯,對特高壓輸電工程的安全運行性能具有重大意義。其自身仍存在過電壓防護問題,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;對能量是無限(有補充能源)的過電壓,如暫態(tài)過電壓(工頻過電壓和諧振過電壓的總稱),其頻率或為工頻或為工頻的整數(shù)倍或分數(shù)倍;與工頻電源頻率總有合拍的時候,如因某些原因而激發(fā)暫態(tài)過電壓,工頻電源能自動補充過電壓能量,即使避雷器泄流過電壓幅值不衰減或只弱衰減,暫態(tài)過電壓如果進入避雷器保護動作區(qū),勢必長時反復(fù)動作直至熱崩潰,避雷器損壞爆炸,因此暫態(tài)過電壓對避雷器有致命危害。
避雷器有哪些保護特性?
□避雷器的保護特性參數(shù)
各種型號的避雷器在同用途同電壓級時,其雷電殘壓參數(shù)相同或接近,這是因為各生產(chǎn)廠都是按國標規(guī)定決定殘壓值的。有人認為既然雷電殘壓值一樣,它們的保護作用和效果也應(yīng)是一樣的,隨意選用哪種型號都可以。這是一種偏見,因為除雷電殘壓外,還有其它保護參數(shù),如工頻放電電壓值,沖擊放電電壓值,是考察避雷器暫態(tài)過電壓承受能力,保證其長期正常運行的參數(shù);又如是否有雷電陡波殘壓值,是標示避雷器防雷保護功能完全的重要參數(shù)。綜合來看,只有串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器齊備上述保護特性參數(shù),也就是說它有齊全的防護功能。
□避雷器動作特性運行穩(wěn)定性
碳化硅避雷器保護動作要泄放雷電流和工頻續(xù)流,動作負載重,經(jīng)計算每次動作泄放雷電流為0.04~0.07C電荷量,工頻續(xù)流為0.5~2.5C電荷量,后者與前者相比一般為11~17倍,且其間隙數(shù)量多隙距,常因動作負載重使部分間隙燒毛燒損,另外瓷套外殼臟污潮濕也會影響內(nèi)間隙電容分布,這些都可能使部分間隙失效而降低沖擊放電電壓值,即動作特性穩(wěn)定性差,可能增加保護動作頻度,或遭受暫態(tài)過電壓危害,而加速損壞。串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器保護動作只泄放雷電流而無續(xù)流,動作負載輕,間隙不需具有滅弧及切斷續(xù)流能力,故間隙數(shù)量特少,3~10kV避雷器僅一個間隙,35kV避雷器為3個間隙串聯(lián),間隙的工頻放電電壓值與碳化硅避雷器相同,符合GB7327規(guī)定,故間隙隙距大,動作特性可保持長期運行穩(wěn)定。
□串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器
碳化硅避雷器因其間隙結(jié)構(gòu)(隙距小,數(shù)量多)帶來一些缺點:如沒有雷電陡波保護功能;沒有連續(xù)雷電沖擊保護能力;動作特性穩(wěn)定差可能遭受暫態(tài)過電壓危害;動作負載重壽命短等。無間隙氧化鋅避雷器因其拐點電壓較低,有暫態(tài)過電壓承受能力差,損壞爆炸率高和壽命短等缺點。串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器既有間隙又用ZnO閥片,其間隙結(jié)構(gòu)不同于碳化硅避雷器,因其間隙數(shù)量少,當過電壓達到?jīng)_擊放電電壓時間隙無時延擊穿,同時因隙距大動作特性穩(wěn)定,故它可避免碳化硅避雷器間隙帶來的一切缺點。串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器的間隙已將全部暫態(tài)過電壓限定在保護死區(qū)內(nèi)免受其危害,故它可避免無間隙氧化鋅避雷器因拐點電壓偏低帶來一切缺點。串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器仍有前兩種避雷器保護性能優(yōu)點,而避免它們的缺點。
氧化鋅避雷器在運用中的問題分析
□氧化鋅避雷器的密封問題
氧化鋅避雷器密封老化問題,主要是生產(chǎn)廠采用的密封技術(shù)不完善,或采用的密封材料抗老化性能不穩(wěn)定,在溫差變化較大時或運行時間接近產(chǎn)品壽命后期,造成其密封不良而后使潮氣浸入,造成內(nèi)部絕緣損壞,加速了電阻片的劣化而引起爆炸。
□電阻片抗老化性能差
在氧化鋅避雷器運行在其產(chǎn)品壽命的后期,電阻片劣化造成泄漏電流上升,甚至造成與瓷套內(nèi)部放電,放電嚴重時避雷器內(nèi)部氣體壓力和溫度急劇增高,而引起氧化鋅避雷器本體爆炸,內(nèi)部放電不太嚴重時可引起系統(tǒng)單相接地。
□瓷套污染
由于工作在室外的氧化鋅避雷器,瓷套受到環(huán)境粉塵的污染,特別是設(shè)置在冶金廠區(qū)內(nèi)變電所,由于粉塵中金屬粉塵的比例較大,故給瓷套造成嚴重的污染而引起污閃或因污穢在瓷套表面的不均勻,而使沿瓷套表面電流也不均勻分布,勢必導(dǎo)致電阻片中電流IMOA的不均勻分布(或沿電阻片的電壓不均勻分布),使流過電阻片的電流較正常時大1—2個數(shù)量級,造成附加溫升,使吸收過電壓能力大為降低,也加速了電阻片的劣化。
□高次諧波
冶金企業(yè)電網(wǎng)隨著大噸位電弧爐、大型整流、變頻設(shè)備的應(yīng)用及軋鋼生產(chǎn)的沖擊負荷等的影響,使電網(wǎng)上的高次諧波值嚴重超標。由于電阻片的非線性,當正弦電壓作用時,還有一系列的奇次諧波,而在高次諧波作用時就更加速了電阻片的劣化速度。
□抗沖擊能力差
氧化鋅避雷器多在操作過電壓或雷電條件下發(fā)生事故,其原因是因電阻片在制造工藝過程中,由于其各工藝質(zhì)量控制點控制不嚴,而使電阻片的耐受方波沖擊能力不強,在