1、并聯(lián)電容器裝置中金屬氧化鋅避雷器幾種接線方式及其主要技術(shù)參數(shù)和型號(hào)選擇金屬氧化物避雷器，英文名為Metal Oxide Arrester，簡稱MOA。無間隙金屬氧化物雷器， 指僅有金屬氧化物非線性電阻片相串聯(lián)和（或）并聯(lián)、無并聯(lián)或串聯(lián)放電間隙所組成的避雷 器，是用以保護(hù)電氣設(shè)備免受各種過電壓危害的保護(hù)設(shè)備。電力系統(tǒng)中過電壓是由雷擊、開關(guān)操作或故障等引起的，可分為三大類：暫時(shí)過電壓， 操作過電壓，雷電過電壓（或大氣過電壓）。MOA是七十年代發(fā)展起來的一種新型避雷器， 它主要由氧化鋅壓敏電阻構(gòu)成。每一塊壓敏電阻從制成時(shí)就有它的一定開關(guān)電壓（叫壓敏電 阻），在正常的工作電壓下（即小于壓敏電壓）壓敏電

2、阻值很大，相當(dāng)于絕緣狀態(tài)，但在沖 擊電壓作用下（大于壓敏電壓），壓敏電阻呈低值被擊穿，相當(dāng)于短路狀態(tài)。然而壓敏電阻 被擊狀態(tài)，是可以恢復(fù)的；當(dāng)高于壓敏電壓的電壓撤銷后，它又恢復(fù)了高阻狀態(tài)。因此，在 電力線上如安裝MOA后，當(dāng)產(chǎn)生過電壓時(shí)，高電壓使壓敏電阻擊穿，電流通過壓敏電阻流入 大地，使電源線上的電壓控制在安全范圍內(nèi)，從而保護(hù)了電器設(shè)備的安全。為了使避雷器能 可靠地保護(hù)電氣設(shè)備，要求避雷器的伏-安特性在電氣設(shè)備的伏-安特性下面，當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生過 電壓時(shí)，電容器兩端電壓升高，避雷器動(dòng)作，將電容器兩端的電壓限制在避雷器保護(hù)水平以 下。目前氧化物避雷器閥片的主要成分是氧化鋅，所以也常稱之為氧化鋅避雷器

3、。目前使用的避雷器有瓷套式和復(fù)合外套兩種，復(fù)合外套避雷器的外套材料選用的主料是 甲基乙烯基硅橡膠。復(fù)合外套避雷器和瓷套式避雷器相比，具有以下特點(diǎn)：（1）重量輕，體 積?。唬?）避雷器的耐污性能好，利用硅橡膠外套的憎水性，提高了避雷器的外絕緣性能， 減輕了裝置的維護(hù)工作量；（3）避雷器的防爆性能好，采用環(huán)氧玻璃絲筒和硅橡膠材料制成 的復(fù)合外套，有利于釋放避雷器故障時(shí)的內(nèi)部壓力，避免了避雷器爆炸對(duì)其它設(shè)備的危害。 因此，現(xiàn)在常選用復(fù)合外套氧化物避雷器。附加特性代號(hào)標(biāo)稱放電電流下殘壓避雷器額定電壓設(shè)計(jì)序號(hào)（用阿拉伯?dāng)?shù)字表示）使用場所結(jié)構(gòu)特性標(biāo)稱放電電流產(chǎn)品型式產(chǎn)品型式：Y一瓷套式氧化物避雷器B一并聯(lián)

4、間隙B一并聯(lián)電容器用X一線路型THB一并聯(lián)間隙B一并聯(lián)電容器用X一線路型TH濕熱帶地區(qū)用C一串聯(lián)間隙Z一電站型T一電氣化鐵道用G高原型D-電機(jī)用附加特性：W-防污型根據(jù)避雷器安裝地區(qū)的污穢情況，按標(biāo)準(zhǔn)GB/T5582選用避雷器外絕緣污穢等級(jí)。污穢等級(jí)分為4級(jí)，規(guī)定了外套最小公稱爬電比距的要求：I級(jí)輕污穢地區(qū)為17mm/kV；II級(jí)中等污穢地區(qū)為20mm/kV；III級(jí)重穢地區(qū)為25mm/kV；W級(jí)特重污穢地區(qū)為31mm/kV。避雷器的術(shù)語：持續(xù)運(yùn)行電壓（uc），允許持久地施加在避雷器端子間的工頻電壓有效值。額定電壓（ur），施加到避雷器端子間的最大允許工頻電壓有效值。標(biāo)稱放電電流（In），用來

5、劃分避雷器等級(jí)的，具有8/20波形的雷電沖擊電流峰值。殘壓（ures），放電電流通過避雷器時(shí)其端子間的最大電壓峰值。直流1mA參考電壓（U ），避雷器在1mA直流參考電流下測出的避雷器上的電壓。一般不小 于避雷器額定電壓峰值。直流1mA電壓通常又稱為轉(zhuǎn)折電壓。當(dāng)端電壓小于U時(shí)，通過避雷 器電流很小，以容性分量為主，當(dāng)端電壓大于U時(shí)，避雷器電流迅速增大，且以阻性分量為、1mA荷電率（n），持續(xù)運(yùn)行電壓的峰值與直流1mA參考電壓的百分比。荷電率的高與低直接影 響避雷器的老化速度，一般小于80%。避雷器的標(biāo)稱放電電流In是波形為8/20M s用以劃分其等級(jí)類別的重要參數(shù)。有1.5、2.5、 5、10

6、、20kA等五級(jí)，前三級(jí)分別與中性點(diǎn)、電機(jī)避雷器、電容器避雷器相對(duì)應(yīng)，電站避雷 器則分為后三級(jí)。保護(hù)特性：MOA的保護(hù)特性，完全由它的殘壓確定。一般殘壓與避雷器的額定電壓成比例。對(duì)于某 一額定電壓的MOA，其殘壓是通過避雷器電流的函數(shù)。保護(hù)特性由以下各項(xiàng)組合：a）陡波電流沖擊下殘壓；b）雷電沖擊電流下殘壓；c）操作沖擊電流下殘壓。避雷器的操作沖擊保護(hù)水平是規(guī)定的操作沖擊電流下的最大殘壓。并聯(lián)電容器裝置中金屬氧化鋅避雷器主要限制操作過電壓，系統(tǒng)母線避雷器8/20p s雷電 沖擊殘壓主要限制大氣過電壓避雷器在操作過電壓下的保護(hù)特性，規(guī)定進(jìn)行操作沖擊電流下的殘壓試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的視 在波前時(shí)間為30p s

7、但小于100p s,視在波尾半峰值時(shí)間約為視在波前時(shí)間2倍的放電電 流峰值，因?yàn)椴僮鳑_擊電流的波前時(shí)間在30100 s范圍內(nèi)，對(duì)殘壓值無明顯影響。電流 幅值則按不同電壓等級(jí)規(guī)定不同的數(shù)值(GB11032-2000中8.3.3表14并聯(lián)補(bǔ)償電容器用避 雷器操作沖擊電流峰值取125A及500A)。電容器組的操作過電壓有可能是：合閘過電壓；非同期合閘過電壓；合閘時(shí)觸頭彈跳過電壓；分閘時(shí)電源側(cè)有單相接地故障或無單相接地故障的單相重?fù)舸┻^電壓；分閘時(shí)兩相重?fù)舸┻^電壓；斷路器操作一次產(chǎn)生的多次重?fù)舸┻^電壓；其他與操作電容器組有關(guān)的過電壓。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)中可以看出，分閘操作時(shí)的過電壓是主要的，其中分閘過電壓又主

8、要出現(xiàn)在 單相重?fù)舸r(shí)，兩相重?fù)舸┖鸵淮尾僮鲿r(shí)發(fā)生多次重?fù)舸┑膸茁示苌佟１芾灼鞯闹饕獏?shù)的選擇：GB50227-1995并聯(lián)電容器裝置設(shè)計(jì)規(guī)范中：高壓并聯(lián)電容器裝置的操作過電壓保護(hù)和避雷器接線方式，應(yīng)符合下列規(guī)定：高壓并聯(lián)電容器裝置的分組回路，宜設(shè)置操作過電壓保護(hù)。當(dāng)斷路器僅發(fā)生單相重?fù)舸r(shí)，可采用中性點(diǎn)避雷器接線方式(圖A.0.4-1)，或采用相 對(duì)地避雷器接線方式(圖A.0.4-2)。斷路器出現(xiàn)兩相重?fù)舸┑母怕蕵O低時(shí)，可不設(shè)置兩相重?fù)舸┕收媳Ｗo(hù)。當(dāng)需要限制電容器 極間和電源側(cè)對(duì)地過電壓時(shí)，其保護(hù)方式應(yīng)符合下列規(guī)定：電抗率為12%及以上時(shí)，可采用避雷器與電抗器并聯(lián)連接和中性點(diǎn)避雷器接線的方

9、式(圖 A.0.4-4)。電抗率不大于1%時(shí)，可采用避雷器與電容器并聯(lián)連接和中性點(diǎn)避雷器接線的方式(圖0.4-3)。電抗率為4.5%6%時(shí)，避雷器接線方式宜經(jīng)模擬計(jì)算研究確定。366kV為不接地系統(tǒng)，接于此系統(tǒng)中的電容器組的中性點(diǎn)均未接地。因此，在開斷電 容器組時(shí)如發(fā)生單相重?fù)舸娙萜鹘M的電源側(cè)(高壓端)對(duì)地可能出現(xiàn)超過設(shè)備對(duì)地絕緣 水平的過電壓，如在電抗率K=0時(shí)的理論最大值為5.87倍相電壓，而且，隨K值增大，過電 壓呈上升趨勢；在電源側(cè)有單相接地故障時(shí)產(chǎn)生的單相重?fù)舸┻^電壓遠(yuǎn)高于無接地情況。因 此，對(duì)單相重?fù)舸┻^電壓應(yīng)予以限制。對(duì)于操作較為頻繁的真空斷路器，應(yīng)考慮發(fā)生單相重 擊穿的可能

10、性。根據(jù)國內(nèi)已作的試驗(yàn)研究，使用無間隙金屬氧化物避雷器限制單相重?fù)舸┻^電壓時(shí)，避 雷器接線方式可采用圖A.0.4-1或圖A.0.4-2。在運(yùn)行中，曾多次發(fā)生相對(duì)地避雷器的爆炸 事故。因此，武漢高壓研究所和東北電力實(shí)驗(yàn)研究院都在自己的研究報(bào)告中提出了中性點(diǎn)避 雷器的保護(hù)方案，并建議以此替代傳統(tǒng)的相對(duì)地保護(hù)方案。報(bào)告中分析認(rèn)為，中性點(diǎn)避雷器 有下列優(yōu)點(diǎn)：（1）正常運(yùn)行時(shí)荷電率接近0，負(fù)擔(dān)輕松，僅在電源側(cè)有單相接地故障情況下荷電率較 高。中性點(diǎn)避雷器長期在接近于0的電壓下運(yùn)行，使避雷器電阻片可以得到自恢復(fù)， 大大延緩避雷器的老化速度，從而減少避雷器的損壞事故，對(duì)電網(wǎng)和電容器組的安 全運(yùn)行均為有利；（

11、2）使用的避雷器數(shù)量少，最經(jīng)濟(jì)；（3）避雷器接在中性點(diǎn)，萬一發(fā)生爆炸事故，不會(huì)形成相間短路事故，事故影響面小。但需指出，當(dāng)電源側(cè)有單相接地故障時(shí)開斷電容器組發(fā)生了單相重?fù)舸捎弥行渣c(diǎn)避 雷器保護(hù)方式尚難于達(dá)到絕緣配合要求，還需作進(jìn)一步的試驗(yàn)研究，尋求解決辦法。因此， 中性點(diǎn)避雷器的使用條件還要局限于不考慮電源側(cè)有單相接地故障時(shí)的重?fù)舸?，或?qū)\(yùn)行條 件加以限制：電源側(cè)有單相接地故障時(shí)不能作停運(yùn)電容器組的操作。還需指出，試驗(yàn)研究中的數(shù)據(jù)表明，電源側(cè)有單相接地時(shí)的單相重?fù)舸?，?duì)電容器的極 間無影響；兩相重?fù)舸r(shí)的過電壓也不受單相接地的影響，這也是確定避雷器參數(shù)的依據(jù)之圖A.0.4-2接線方案比較簡

12、單，可限制單相重燃時(shí)的相對(duì)地過電壓和電容器組中性點(diǎn)過電 壓。避雷器的持續(xù)運(yùn)行電壓按系統(tǒng)最高相電壓選擇。該方案對(duì)避雷器的特性要求高，當(dāng)發(fā)生 一相接地時(shí)，要求非接地相的兩臺(tái)避雷器能通過三相電容器積累的過電壓能量。另外相間過 電壓的水平是由兩只避雷器對(duì)地殘壓之和來決定的。當(dāng)開斷電容器組時(shí)斷路器發(fā)生兩相重?fù)舸瑒t電容器極間過電壓可達(dá)2.87倍及以上，超 過了電容器的相應(yīng)絕緣水平，應(yīng)予以保護(hù)。這種過電壓保護(hù)的避雷器接線方式，可采用附錄 A中的圖A.0.4-3或圖A.0.4-4，但電抗率K為4.5%6%時(shí)，需根據(jù)具體工程的特定條件進(jìn) 行模擬計(jì)算研究確定。圖A.0.4-1圖A.0.4-1中性點(diǎn)避雷器接線圖A

13、.0.4-2相對(duì)地避雷器接線圖A.0.4-3避雷器與電容器并聯(lián)連接 接圖圖A.0.4-3避雷器與電容器并聯(lián)連接 接圖A.0.4-4避雷器與電抗器并聯(lián)連和中性點(diǎn)避雷器接線和中性點(diǎn)避雷器接線和中性點(diǎn)避雷器接線西安神電避雷器有限公司根據(jù)西安ABB電力電容器有限公司提供的產(chǎn)品樣本，計(jì)算并聯(lián)電 容器組用MOA的主要技術(shù)參數(shù)及型號(hào)。舉例說明如下：TBB10-6012/334-BLW 用 MOA 參數(shù)（10kV電力系統(tǒng)用并聯(lián)電容器的額定電壓為11/3 kV）算得每相電容為158.2p F。A.圖 B.0.4-1 接線：計(jì)算公式（經(jīng)驗(yàn)公式）：極間MOA操作電流下殘壓：U5kAV2X2.15UNUn：電容器額定

14、電壓持續(xù)運(yùn)行電壓：Uc、（1+XL/Xc）un1mA直流參考電壓：U1mA2 U/nn : MOA荷電率取0.75長持續(xù)時(shí)間（2ms方波）沖擊電流：I（U0U5kA）C/T式中：U0：預(yù)期過電壓峰值，取3.15p.uC：每相電容器（p F）?。翰僮麟娏鞒掷m(xù)時(shí)間取2 ms。L型MOA： 2ms方波電流I（2.12.3） d2七U血N（1.052Ue/3） /nUe：系統(tǒng)額定電壓特性參類型kV （峰值） 5kA WU1A好Uc kV （有效U kV （有效 r值）2ms方波電流 A極間（Y型）MOA19.013.06.89（784） 900中性點(diǎn)對(duì)地（L 型）MOA17.011.58（843） 9

15、00相間38.026.013.617900相地36.024.513.617900注：括號(hào)內(nèi)為計(jì)算值（下同）MOA 型號(hào)：單只型號(hào) HY5WR-9/19+HY5WR-8/17900A （3 只+1 只）圖 B.0.4-2 接線：普通型（三星接線）2ms方波電流 I=1.6C0.643 2 U =377A 取400AN型號(hào)為：HY5WR-17/35 或 HY5WR-15/31.5L 型 MOA： U=1.38 U/3=1.38X11.5/3=9.16 kV 取 9 kVU血=(1.05 2 Un /0.75)X 1.25=15.7kV 取 16 kVU5kA=16 X 1.5=24 kV型號(hào)為：H

16、Y5WR-9/24900A1 只圖B.0.4-3接線：普通型MOA型號(hào)為：HY5WR-17/35400A圖 B.0.4-1圖 B.0.4-2圖 B.0.4-3說明：據(jù)了解，圖B.0.4-2接線方式運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)不多，此接線不能有效限制電容器極間過 電壓，但可減少兩相重燃過電壓的概率。無功補(bǔ)償裝置專家工作組在電力電容器標(biāo)準(zhǔn)宣講及無功補(bǔ)償裝置運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)研討會(huì)上，提高電力電容器運(yùn)行可靠性的若干措施（征求意見稿）中，提出停止使用四避雷器接線 方式（3支星接后經(jīng)第4支接地），原因敘述為：由于運(yùn)行條件下中性點(diǎn)基本為零電位，因 此，三支星接避雷器直接承受著系統(tǒng)電壓作用。若避雷器額定電壓選低了，避雷器荷電率過 高，易

17、損壞；選高了，因?qū)〞r(shí)還要疊加中性點(diǎn)避雷器殘壓，將使殘壓過高而起不到保護(hù)作 用。再者，中性點(diǎn)避雷器與星接避雷器作用是重疊的，并不能保護(hù)極間過電壓，用在一起反 將保護(hù)性能變差，因此應(yīng)改為3支接地方式。（廣東省珠海電力設(shè)計(jì)院文件確定，中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)，三星接線避雷器選為 12/32.4 ；中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，避雷器選為17/45。）參考文獻(xiàn)：GB50227-1995并聯(lián)電容器裝置設(shè)計(jì)規(guī)范GB 11032-2000交流無間隙金屬氧化物避雷器DL/T804-2002交流電力系統(tǒng)金屬氧化物避雷器使用導(dǎo)則彭濟(jì)南，葉德平，楊莜安.CJB-10交流系統(tǒng)用并聯(lián)補(bǔ)償電容器極間過電壓綜合保護(hù)器.電 瓷避雷器2003年第1期配合系數(shù)按慣用法衡量絕緣配合程度時(shí)，設(shè)備的絕緣水平與避雷器的保護(hù)水平之間應(yīng)有裕度，稱之為 配合系數(shù)匕，其數(shù)值為被保護(hù)設(shè)備的絕緣水平除以避雷器的保護(hù)水平。按GB311.1的規(guī)定：操作過