金属氧化物避雷器的特点及在洁净能源发电系统中的使用
一、 金属氧化物避雷器的特点
金属氧化物避雷器是在上世纪60年代逐渐发展起来的一种过电压保护装置,它的核心元器件就是氧化锌等几种金属氧化物组成的非线性电阻(简称氧化锌电阻片,或者阀片)。氧化锌电阻片具有非常优异的非线性特性,在正常工作电压下,它的阻值非常高,相当于绝缘体。而在过电压作用下,其阻值变得非常低,从而吸收和释放过电压能量,从而保护电气设备免受过电压损害。金属氧化物避雷器就是由氧化锌电阻片和外套组成。
在电力发展初期,雷电过电压对电力系统危害很大,防雷采用间隙来实现,后来发展,用碳化硅电阻片和间隙的串联体代替间隙,这就是碳化硅避雷器,*后发展到氧化锌电阻片。
金属氧化物避雷器相比早期的间隙及碳化硅避雷器,具有以下特点:
1、伏安特性优异:
氧化锌电阻片与碳化硅电阻片相比,*大区别就是伏安特性优异,正常运行电压下,泄漏电流非常小。而碳化硅电阻片在正常运行电压下流过电流将达到数十安培,而流过金属氧化物电阻片的电流只有几十微安,其实这也就是取消间隙,实现无间隙避雷器的原因所在。金属氧化物氧化锌电阻片的伏安特性可分为三个区域,如下图所示。
Ⅰ为小电流区域,此区域伏安特性陡峭,非线性差;
Ⅱ为击穿区域,此区域伏安特性平坦,非线性较好;
Ⅲ为大电流区域,此区域电流与电压逐渐近似线性关系
2、通流容量大:
避雷器的通流容量是反应避雷器吸收过电压能力的参数,主要使用2mS方波电流来表征。氧化锌电阻片相比碳化硅电阻片,具有通流容量大,吸收过电压能力强特点。
3、响应速度快:
氧化锌电阻片的压敏特性,是其微观分子变化实现,相比间隙放电,具有响应速度快特点。
4、放电无分散性:
间隙放电,受环境影响,每次放电电压都有差异,所以,决定了其保护部稳定,并且间隙放电是一个剧烈现象,容易使间隙极板烧伤,使间隙距离发生变化,从而使放电电压值发生变化,破坏了保护的稳定性。而氧化锌电阻片是其良好的阻值变化来实现过电压释放,没有电弧产生,不具有破坏性,并且其内部特性的变化,没有放电的分散性。
5、使用寿命长:
由于金属氧化物避雷器无电弧放电过程,不存在电弧烧伤等极端情况,所以具有使用寿命长特点。
二、金属氧化物避雷器的选型
金属氧化物避雷器由于没有了间隙,直接是氧化锌电阻片的串联体,所以,正常运行时,其荷电率比较高,如果选型不当,容易在使用过程中发生事故,影响系统的安全运行。
为此在选型使用时,一定要了解避雷器使用的场所、保护设备类别、结构特征、以及特殊要求等。下图是避雷器型号编制表。
产品型式:Y—表示瓷套式金属氧化物避雷器
YH—表示复合外套金属氧化物避雷器
结构特征:W—表示无间隙 C—表示串联间隙 B—表示并联间隙
使用场所:S—表示配电用 Z—表示电站用 R—表示补偿电容器用
D—表示电机用 T—表示电气化铁道用 X—表示线路用
附加特性:W—表示防污型 G—表示高原型 TH—表示湿热带地区用
金属氧化物避雷器的使用场所,就是其保护对象,具体是:
配电用(S): 使用在3~10kV电力系统供电线路上;
电站用(Z):用以保护母线、变压器、互感器等;
电容器用(R):用以保护电容器;
电机用(D):用以保护旋转电机,包括电动机和发电机;
电气铁道用(T):用以保护电气化铁道电力线路;
线路用(X):用以保护35kV及以上电力系统的线路绝缘子。
我们在选型时,根据电压等级,使用场所及其他要求,确定避雷器型号。然后从GB11032《交流无间隙金属氧化物避雷器》标准中,了解避雷器的技术参数、保护性能等。来确定是否适合使用要求。