HY5WZ-51/134E高压避雷器

由于在结构上不能采用外并电容的均压措施。避雷器高度超过5m时，如不采取措施，其电位分布不均匀系数将达1.2，荷电率达98。这将加速高场强处电阻片的老化。因此，通过Solid Works三维设计及改善电位分布＜br /＞ 的设计，并通过改变均压环的数量、大小、放置位置及深度等措施使500 kV无间隙线路避雷器（5.4m高）电位分布不均匀系数限制在10.4 以下[5]，详在避雷器整体模压注射硅橡胶过程中，避雷器各部分均处于受热状态（100℃以上）。当模压硫化完成（即避雷器密封完成），山西晋城氧化锌避雷器冷却后内部将形成低气压。由“巴申曲线”可知，此时电阻片沿面闪络电压大为下降，有可能在较低电压下损坏避雷器。这是生产厂家容易忽略的工艺技＜br /＞ 术问题。＆emsp；＆emsp；（8）影响间隙放电稳定性的因素＆emsp；＆emsp；间隙放电电压的稳定性是避雷器保护性能的标准，棒－棒纯空气间隙与环－环带绝缘子支撑间隙放电特性本身存在差异。前者是极不均匀电场，后者是稍不均匀电场；前者放电电压稍低、分散性小，后者不仅分散性大，且受绝缘子污秽性能影响明显，当污秽引起漏电流且达到一定值时，它与避雷器本体漏电流形成一个“分压器”，明显地改变了整个避雷器电位分布，提高了避雷器放电电压值＜br /＞ ，这是设计者必须给予充分考虑的。 与瓷外套避雷器不同，复合外套避雷器的外套采用有机高分子材料，它必须进行许多验证其特性的试验[6]，如耐天侯试验、山西晋城氧化锌避雷器耐电蚀试验、耐盐雾试验等。这些试验的要求及试验方法大部分都已体现在IEC新版本的标准中。＆emsp；＆emsp；（1）复合外套起痕和电蚀试验＆emsp；＆emsp；按比例制作了避雷器比例元件。雾室温度20~25℃，盐雾中NaCl含量为9.8kg/m3，以3.9L/ m3·h速度喷＜br /＞ 向比例元件。同时将等比例持续运行电压Uc施加于比例元件上，持续时间1000h。试验期间无过流中断，比例元件复合外套无起痕、裂缝和树枝状裂纹产生，伞裙未击穿。＆emsp；＆emsp；（2）热机试验及沸水煮试验＆emsp；＆emsp；该项试验用于验证避雷器在冷热、机械力共同作用下法兰与环氧玻璃纤维布筒结合部分粘合剂的性能，该项试验分两步进行：＆emsp；＆emsp；1）比例元件在下列条件同时作用下进行试验：①2次（-35±5）℃ ~（50±5）℃冷＜br /＞ 热循环，高低温度至少保持8h，每一循环持续24h；②给比例元件施加50额定拉伸负荷的负荷力。＆emsp；＆emsp；2）比例元件在0.1 NaCl的溶液中沸煮42h后，立即放进环境温度的水溶液中浸泡24h，取出后在环境温度空气中静放24h，直到表面干燥。＆emsp；＆emsp；（3）爬电比距的选择＆emsp；＆emsp；硅橡胶的复合外套的耐污秽性能比瓷套高出66。这是由硅橡胶的憎水性所决定的，憎水性来自硅橡胶分子中具有排斥水分子天性的。试＜br /＞ 验结果表明：＆emsp；＆emsp；1）复合外套耐污秽性能远高于瓷套，山西晋城氧化锌避雷器但尚未取得定量的结论。＆emsp；＆emsp；2）复合外套提高的耐污性能可留给用户、电力部门作为裕度考虑。因此，爬电比距的设计仍按瓷外套标准考虑。这一设计还受两个外界因素影响：①复合外套比瓷套更容易提高爬电比距，但必须保证电弧小距离（如110kV下≥1m）；②笔者认为，两类有串联间隙避雷器选择爬电比距应有所不同：棒－棒纯空气有间隙避雷器本体爬距≥1.7cm/＜br /＞ kV即可认为是的，因为，正常运行电压下避雷器本体几乎不承受任何电压值；环－环绝缘支撑有间隙避雷器，其爬距应为避雷器本体爬距与支撑绝缘子爬距之和，作者建议，爬电比距应分别规定，避雷器本体≥1.7cm/kV，支撑绝缘子≥1.7cm/kV，因为在正常运行和雷击瞬间不同工况下，两者都需分别承受了几乎100的过电压，避雷器总体爬电比距≥3.4cm/kV。我国无间隙线路避雷器的使用量超过有间隙线路避雷器＜br /＞ ，90的330kV、500kV线路使用无间隙线路避雷器。无间隙避雷器在绝缘配合上，保护性能分散性小，仅仅取决于一条U-I特性曲线，保护裕度大。避雷器运行事故率已低于0.03/100相·年以下，且无间隙线路避雷器限制操作过电压的优点是目前有间隙线路避雷器所不能达到的。表4列出两种线路避雷器的技术要求及性能[无间隙线路避雷器的运行条件除满足一般电站避雷器要求外，还应满足以下条件：＆emsp；＆emsp；（1）承受各＜br /＞ 种内过电压作用，特别在线路中段，内过电压值高，过电压出现频率高，要求通流容量较大。

我国线路避雷器分有串联间隙和无间隙两大系列。山西晋城氧化锌避雷器与上的不同之处是目前无间隙线路避雷器占50以上。＜br /＞ 2 线路避雷器设计技术＆emsp；＆emsp；无间隙线路避雷器的成功应用得益于硅橡胶复合材料，它取代了原有瓷外套，使220kV避雷器的质量从260kg降至50kg以下，从而实现在杆塔上悬挂安装。有串联间隙线路避雷器由避雷器本体和外串联间隙组成。本体与普通的复合外套避雷器相当，外串联间隙（放电间隙）由两个环–环或棒–棒型放电电极组成，如图1所示。避雷器本体两端采用金属法兰封口，内部装有非线性ZnO电阻片并＜br /＞ 用簧压紧的环氧玻璃纤维布筒，其外部采用硅橡胶伞裙包封。这样，避雷器大大减少了因“漏气”而带来的受潮问题。上、下法兰设计了经典的球头、球窝，分别与高压端、接地端连接。以2003年我国天生桥—广州线投入使用的500kV有间隙线路避雷器设计为例，山西晋城氧化锌避雷器除秉承电站避雷器技术基础外，还必须解决如下8点关键技术问题：＆emsp；＆emsp；（1）优良性能的硅橡胶复合外套 ＆emsp；＆emsp；采用硅橡胶等有机绝缘材料生产的避雷器复合外套必须＜br /＞ 具备耐天侯、抗紫外线、耐电蚀损等优良性能。与瓷套相比，硅橡胶复合外套在重量、耐污性能上占有很大优势，详见表1。复合外套可选用的材料、品种很多。我国主选材料为乙烯基硅橡胶，其分子结构式如图2 。由图2可见，硅橡胶主链为Si—O键，键能高达445kJ/mol，远高于太阳紫外线能量（398kJ/moI）。因此，避雷器于户外长期使用时,紫外线不能断开Si—O键，不发生硅橡胶开裂、“粉化” 现象。 （2）具＜br /＞ 备耐久性粘接技术 ＆emsp；＆emsp； 山西晋城氧化锌避雷器避雷器在多年使用中要经受引 线拉力、线震、风摆、冰雪等的作用。上、下法兰与环氧玻璃纤维布筒的粘接部分是避雷器负载力传递区域，也是密封技术的薄弱环节。笔者认为，采用高温、度环氧浇合剂和倒锥形结构是目前成功的设计之一，实践也证明了这一点。 ＆emsp；＆emsp；（3）对接口的包封技术＆emsp；＆emsp； 包封硅橡胶复合外套上、下法兰与环氧玻璃布筒连接的外露面是避雷器加强密封的良策，也是防止电蚀损的＜br /＞ 又一有效措施。目前许多国外同类产品在工艺上亦未能实现这样的包封；但必须保证硅橡胶与法兰各种金属材料及热处理后的镀层之间有良好的粘合。此外，可在法兰上增加一个下大上小的槽形结构，以增强硅橡胶不出现脱胶的机械应力。＆emsp；＆emsp；（4）防技术＆emsp；＆emsp；为取得良好的防性能可在模压硫化伞裙前将环氧玻璃纤维筒加工出长条梯形槽，并用专用楔形嵌件堵紧。梯形槽在避雷器故障时起排气作用，楔形嵌件保证注塑时硅橡胶不至于进入环氧＜br /＞ 玻璃纤维布筒内腔。梯形槽的长度、数量、防力须经严格计算及试验求得。该型避雷器在中国及都通过了40kA和800A的短路电流试验。＆emsp；＆emsp；（5）吸收能量校核＆emsp；＆emsp；有间隙线路避雷器由避雷器本体和外串联间隙构成。正常运行工况下避雷器本体的荷电率为10以下，它主要承受雷击过电压，因此对它的其他技术性能要求大为降低。避雷器电阻片承受雷击过电压的能力极强，直径50mm的电阻片即能承受4/10ms、100kA＜br /＞ 大电流冲击，其技术特性参见表2。330kV、500kV线路避雷器的突出技术问题是电位分布不均匀。与瓷套式避雷器不同，它是悬挂在空中的，必须采用三维电场、用有限元法计算其电位分布[5]。

该系列产品除具有瓷外套氧化锌避雷器的一切优点外，另具有绝缘性能好、高的耐污秽性能
、良好的防性能以及体积小、重量轻、平时不需维护、不易破损、密封可靠、耐老化性能优良等优点。 [2] 按结构性能分氧化锌避雷器按结构性能可分为：无间隙（W）、带串联间隙（C）、带并联间隙（B）三类。1、以往只考虑操作过电压和雷电过电压水平的避雷器选型及弊端型号说明型号说明标准规定，系统供电端电压应略高于系统的标称电压(或额定电压)Un的K倍，即K=Um/Un(Um是系统高电压)
。电气设备的绝缘应能在Un下长期运行。220kV及以下系统的K为1.15，330kV及以上系统的K=1.1。避雷器设计的初期也遵守上述原则。氧化锌避雷器之前是SiC避雷器。10kV及以下SiC避雷器的灭弧电压设计是定在系统高运行电压的1.1倍;35kVSiC避雷器的灭弧电压等于系统高电压;110kV及以上SiC避雷器的灭弧电压为系统高电压的80。对应以上的倍数分别有110避雷器、10
0避雷器和80避雷器。 [6] 我国使用氧化锌避雷器初期，其额定电压是以SiC避雷器的灭弧电压为参考作设计的。早期的6kV、10kV和35kV避雷器均遵守上述原则，如：Y5WR-7.6/26、Y5WR-12.7/45、Y5WR-41/130。2、保证在单相接地过电压下运行且电力系统情况下的避雷器选型及必要性从运行角度，避雷器的额定电压的选择还应遵守如下原则：（1）氧化锌
避雷器的额定电压，应该使它高于其在安装处可能出现的工频暂态电压。在110kV及以上的中性点接地系统中是可以按上述方法选择的。（2）在110kV及以下的中性点非直接接地系统中，电力部门规程规定在单相接地情况下允许运行2h，有时甚至在断续地产生弧光接地过电压情况下运行2h以上才能发现故障，这类系统的运行特点对氧化锌避雷器在额定电压下运行10s构成严重威胁。且氧化锌避雷器与SiC避雷器结构、设计
不同(后者是有间隙灭弧，前者没有间隙或者只有隔流间隙)，使得实践中氧化锌避雷器出现热崩溃甚至严重的事故。面对这种情况，许多供电局、电力设计院根据各地的电网条件提出了许多类型的额定电压值(如14.4kV，14.7kV等)。而在多次国标讨论稿中动作负载试验中耐受10s的额定电压规定提高至1.2～1.3倍，使氧化锌避雷器对中性点非直接接地系统工况的适应能力有所提高。而由于氧化锌避雷器的额定电压选择过
低，使避雷器在单相接地过电压甚至许多暂态过电压下工作出现事故。