如今,避雷器通常用于開關設備中,以將瞬態電壓鉗制在低于被饋電設備和開關設備饋電設備的允許 BIL 的水平。在某些系統配置下,避雷器在延長電機和發電機設備壽命方面發揮著特殊作用。金屬氧化物壓敏電阻 (MOV) 常用于開關設備和中壓電機控制中心 (MVMCC)。與舊閥型碳化硅技術相比,金屬氧化物避雷器可在較低的浪涌電流水平下平穩地開啟和關閉。
金屬氧化物電阻片主要性能如下:
1)伏安特性優異:這也是氧化鋅電阻片與碳化硅電阻片最大的區別,在正常運行電壓下流過碳化硅電阻片電流將達到數十安培,而流過金屬氧化物電阻片的電流只有幾十微安,其實這也就是取消間隙,實現無間隙避雷器的原因所在。
2)通流容量大;
3)響應速度快;
4)使用壽命長。
參數
避雷器的參數不僅關系到被保護設備的安全,而且也關系到避雷器自身的安全,所以避雷器參數的確定非常重要,現在我們談一下避雷器主要技術參數的確定:
1、額定電壓(Ur):施加到避雷器端子間的最大允許電壓有效值。它根據系統接地方式來確定,具體如下:
a)有效接地系統的額定電壓(Ur),3~35kV系統為1~1.2倍的系統最高運行電壓(Um),35kV以上系統為0.8倍(Um);
b)不接地系統的額定電壓(Ur), 3~20kV系統的為1.38倍(Um),35~66kV系統的為1.25倍(Um)。電機用避雷器的額定電壓(Ur)為1.25~1.30倍的電機額定電壓。
2、持續運行電壓(Uc):允許持久的施加在避雷器端子間的工頻電壓有效值。持續運行電壓(Uc)為0.75~0.8倍的避雷器額定電壓(Ur);
3、標稱放電電流(In):用來劃分避雷器等級的、具有8/20波形的雷電沖擊電流峰值。在GB11032標準中對此有明確規定,如果使用環境特殊時,還可以做相應的調整。
4、殘壓(保護水平)(Ures):放電電流通過避雷器時其端子間的最大電壓峰值。它主要有雷電殘壓和操作殘壓兩種,根據被保護設備的絕緣耐受水平來確定,即絕緣耐受水平/殘壓=配合系數Ks,一般雷電殘壓配合系數Ks≥1.4,操作殘壓配合系數Ks≥1.15;
5、外絕緣及耐污要求(爬電比距):根據使用地區的污穢情況來選擇避雷器耐污要求,即爬電比距。避雷器爬電比距按照污穢等級分為4級,具體如下:
Ⅰ級輕度污穢地區為17mm/kV;
Ⅱ級中等污穢地區為20mm/kV;
Ⅲ級重污穢地區為25mm/kV;
Ⅳ級特重污穢地區為31mm/kV。
在選擇爬電比距時,應注意外套的有效絕緣高度,考慮它的有效性。在Ⅲ級及以上重污穢地區用的避雷器,其型式試驗中應做人工污穢試驗。
安裝
要在開關設備和中壓馬達保護中安裝 MOV 避雷器,需要考慮幾個物理方面以確保可靠運行。其中最重要的是環境溫度、將避雷器連接到被保護設備的導體的引線長度以及兩個單獨相中避雷器之間的間距。
環境溫度——金屬氧化物壓敏電阻的額定環境溫度為 -40°C 至 40°C,臨時最高氣溫為 60°C。隨著器件溫度的升高——漏電流繼續攀升。漏電流的增加導致避雷器溫度超過 MOV 的額定溫度。避雷器的內阻開始下降,器件開啟電壓降低。如果溫度超過避雷器的熱能力,就會發生熱失控,避雷器在系統工作電壓下開啟,不會關閉,從而導致線路對地故障。
電纜連接尾線長度 - 連接避雷器和受保護設備以及避雷器和接地母線的導線長度必須盡量縮短,這一點至關重要。波繼續在系統中以接近光速的原始浪涌電壓穿過避雷器,直到避雷器打開以將電壓鉗位在避雷器放電電壓。將避雷器連接到被保護設備和避雷器到接地層的引線的電壓降會對避雷器的放電電壓產生不利影響。經驗法則是避雷器放電電壓降低 5.2 kV/米。對于相導體和接地母線之間的每米引線長度。在 12kV 以上的系統中,降低的放電電壓變得更加重要,其中 BIL 協調裕度降低到推薦的 20% 保護裕度以下。
裙邊距離——避雷器由兩種平行的介電材料組成。外表面通常是一種聚合物絕緣材料,可沿避雷器的長度產生電壓梯度。該表面距離通常稱為爬電距離。第二部分是避雷器的內部部分、MOV 盤、標稱電壓的絕緣體和較高電壓的導體。為防止跨表面傳導(電痕),必須保持足夠的相間和相間接地間距。建議使用 1mm/1.2kV BIL 的裙邊間距。
導體到導體的距離——除了裙邊到裙邊的間距之外,重要的是要在整個系列中保持導體之間的相位間距。連接到避雷器頂部接線片的導體處于線路電位,并且必須保持與母線相導體相同的相間距。如果開關設備間距基于絕緣相距,則必須啟動避雷器頂部的接線片連接。靴套應勉強覆蓋第一個裙環,并應形成從導體到避雷器第一個環的連續路徑。為了避免“短路”爬電距離,護套不能與第一條裙板接觸。
安裝方向——氧化鋅避雷器的標準設計安裝方向是垂直向上安裝,內置彈簧保持閥片居中布置,可靠接觸,而傾斜、水平安裝,或倒立安裝,則可能造成閥片偏向一邊,造成接觸不好,影響性能,建議訂貨時和避雷器廠家說明,以便按需設計生產。
這些物理考慮在確保避雷器能夠正常工作方面發揮著重要作用。
預防性試驗
金屬氧化物避雷器在投入運行前或使用一年后,應做預防性試驗,其項目是:
1、對于無間隙金屬氧化物避雷器:
a、直流1mA參考電壓:在避雷器兩端施加直流電壓(直流電壓的脈動部分不大于±1.5%),待流過避雷器的電流穩定于1mA后,讀出的電壓數值不小于相關標準的主要技術參數表中的規定值;
b、泄漏電流測量:在避雷器兩端施加0.75倍直流1mA參考電壓值,流過避雷器的電流不大于50μA;
c、不允許做工頻放電電壓試驗。
2、對于帶串聯間隙金屬氧化物避雷器:
a、工頻放電電壓試驗:在試驗變壓器原邊上串接一塊10A及以上的電流表。試驗時,應均勻的從零開始施加電壓,觀察電流表,當電流發生突變時,表明放電間隙放電,此刻的電壓值為工頻放電電壓值。每次放電后,應在0.2s內切斷工頻電源。每兩次試驗時間間隔不小于10s,測量次數為3次。每次所測的放電電壓值應符合規定值;
b、電導電流試驗:在避雷器兩端施加直流電壓,其值為系統標稱電壓,流過避雷器的電流不大于20μA。
3、避雷器不允許做絕緣耐受試驗。
金屬氧化物避雷器的出廠試驗在相關的避雷器標準中都已做出了明確的規定