畢業(yè)設(shè)計(jì)論文--避雷器在電力系統(tǒng)應(yīng)用中的問題分析

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)論文</b></p><p>　　題 目：避雷器在電力系統(tǒng)應(yīng)用中的問題分析</p><p><b>　　學(xué) 校：</b></p><p><b>　　專 業(yè)：</b></p><p><b>　　姓 名：</b>

2、;</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　避雷器在電力系統(tǒng)應(yīng)用中的問題分析</p><p>　　文中闡述了避雷器自身防護(hù)問題及其對電力系統(tǒng)的影響，簡單的論述了避雷器的保護(hù)特性，分析了氧化鋅避雷器在應(yīng)用中的問題及解決問題的技術(shù)措施，探討了防雷界的熱點(diǎn)問題。     據(jù)國外有關(guān)技術(shù)

3、資料統(tǒng)計(jì)，氧化鋅避雷器損壞的原因有雷電和操作過電壓，受潮、污閃、系統(tǒng)條件、本身故障等，但仍有一定比例損壞的原因不詳，故仍有其在運(yùn)行中對事故原因不明確的問題。又因氧化鋅避雷器的劣化速度的離散性，及雷電、操作過電壓、諧波、運(yùn)行環(huán)境等的隨機(jī)性，都決定著氧化鋅避雷器的安全運(yùn)行的可靠性，故需在今后的工作實(shí)踐中去研究、實(shí)驗(yàn)、探索和總結(jié)，以使得其在運(yùn)行中的不安全因素可得以預(yù)防和完善。</p><p><b>　　目錄

4、</b></p><p>　　第一章 應(yīng)用中的問題探討――――――――――――4</p><p>　　1.1 避雷器自身過電壓防護(hù)問題――――――――4 </p><p>　　1.2 避雷器自身對電力系統(tǒng)不安全影響―――――4     </p><p&g

5、t;　　1.3 避雷器其連續(xù)雷電沖擊保護(hù)能力――――――4</p><p>　　1.4工頻能源的浪費(fèi) ―――――――――――――5</p><p>　　第二章避雷器保護(hù)特性―――――――――――――5</p><p>　　2.1避雷器的保護(hù)特性參數(shù)―――― ――――――5   </p><p>　　2.2

6、 避雷器動作特性運(yùn)行穩(wěn)定性 ――――――――5   </p><p>　　2.3 串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器 ――――――――――6   </p><p>　　2.4 避雷器運(yùn)行工況監(jiān)測 ―――――――――――6</p><p>　　第三章 避雷器應(yīng)用析――――――――-――――――6

7、</p><p>　　3.1避雷器外形尺寸――――――――――――――7   </p><p>　　3.2 避雷器性能價(jià)格比 ――――――――――――7   </p><p>　　3.2 避雷器使用壽命問題――――――――――――7   </p><p>

8、;　　第四章 氧化鋅避雷器的密封問題――――――――――7</p><p>　　4.1 氧化鋅避雷器的密封問題―――――--――――8  </p><p>　　4.2 電阻片抗老化性能差 ――――――――――――8   </p><p>　　4.3 瓷套污染 ――――――――――――――――

9、―8</p><p>　　4.4 高次諧波 ―――――――――――――――――8   </p><p>　　4.5 抗沖擊能力差――――――――――――――――8</p><p>　　第五章 技術(shù)措施 ――――――――――――――――――8      

10、  </p><p>　　5.1 設(shè)計(jì)選型 ―――――――――――――--――――9 </p><p>　　5.2 在線監(jiān)測 ――――――――――――――――――9   </p><p>　　5.3 防污措施 ――――――――――――――――――9</p><

11、p>　　5.4 諧波治理 ――――――――――――――――――9   </p><p>　　5.5 技術(shù)管理 ――――――――――――――――――9 </p><p>　　參考文獻(xiàn) ――――――――――――――――――――――10</p><p>　　致謝信 ―――――――――――――――――――――

12、――11</p><p>　　第一章 應(yīng)用中的問題探討論</p><p>　　1.1 避雷器自身過電壓防護(hù)問題 避雷器是過電壓保護(hù)電器，其自身仍存在過電壓防護(hù)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(hù)作用。對能量是無限（有補(bǔ)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?yàn)楣ゎl或?yàn)楣ゎl的整數(shù)倍或分?jǐn)?shù)倍，與工頻電源

13、頻率總有合拍的時(shí)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(bǔ)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(jìn)入避雷器保護(hù)動作區(qū)，勢必長時(shí)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。如果已將全部暫態(tài)過電壓限定在保護(hù)死區(qū)內(nèi)不受其危害的避雷器，稱之為暫態(tài)過電壓承受能力強(qiáng)，反之稱暫態(tài)過電壓承受能力差。碳化硅避雷器暫態(tài)過電壓承受能力強(qiáng)，但由于運(yùn)行中動作特性穩(wěn)定性差，常因沖擊放電電壓（保護(hù)動作

14、區(qū)起始電壓）值下降，仍可能遭受暫態(tài)過電壓危害。無間隙氧化鋅避雷器因其拐點(diǎn)電壓（可近似地把參考電壓當(dāng)作拐點(diǎn)電壓）偏低，僅2.21～2.56Uxg（最大相電壓），而有些暫態(tài)過電壓最大值達(dá)2.5～3.5Uxg，故有暫態(tài)過電壓承受能差的缺點(diǎn)。對暫態(tài)過電壓危害有效防護(hù)辦</p><p>　　1.3 避雷器其連續(xù)雷電沖擊保護(hù)能力    有時(shí)高壓電力裝置可能遭受連續(xù)雷電沖擊

15、，連續(xù)雷電沖擊是指兩次雷電入侵波間隔時(shí)間僅數(shù)百μs至數(shù)千μs，間隔時(shí)間極短。碳化硅避雷器保護(hù)動作既泄放雷電流也泄放工頻續(xù)流，切斷續(xù)流時(shí)耗最大達(dá)10000μs，一次保護(hù)循環(huán)時(shí)間要遠(yuǎn)大于10000μs才能恢復(fù)到可進(jìn)行再次動作能力，故碳化硅避雷器沒有連續(xù)雷電沖擊保護(hù)能力。氧化鋅避雷器保護(hù)動作只泄放雷電流，雷電流泄放（小于100μs）完畢，立即恢復(fù)到可進(jìn)行再次動作能力，故氧化鋅避雷器具有連續(xù)雷電沖擊保護(hù)能力，這對于多雷區(qū)或雷電活動特殊強(qiáng)烈地區(qū)的

16、防雷保護(hù)尤為重要。</p><p>　　1.4工頻能源的浪費(fèi)　　只關(guān)注防雷器件泄放雷電流的限（降）壓保護(hù)作用，輕視或忽視有些器件同時(shí)泄放工頻電流浪費(fèi)能源作用。保護(hù)間隙或管型避雷器保護(hù)動作可能伴隨短路電流（幾kA至幾十kA）對地放電，碳化硅避雷器保護(hù)動作有工頻續(xù)流（避雷器FS型為50A，F(xiàn)Z型為80A，F(xiàn)CD型為250A）對地放電，而造成能源浪費(fèi)，使用氧化鋅避雷器可徹底避免保護(hù)作用帶來的工頻能源浪費(fèi)。 </

17、p><p>　　第二章 避雷器保護(hù)特性2.1 避雷器的保護(hù)特性參數(shù)   各種型號的避雷器在同用途同電壓級時(shí)，其雷電殘壓參數(shù)相同或接近，這是因?yàn)楦魃a(chǎn)廠都是按國標(biāo)規(guī)定決定殘壓值的。有人認(rèn)為既然雷電殘壓值一樣，它們的保護(hù)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?yàn)槌纂姎垑和猓€有其它保護(hù)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

18、，保證其長期正常運(yùn)行的參數(shù)；又如是否有雷電陡波殘壓值，是標(biāo)示避雷器防雷保護(hù)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(hù)特性參數(shù)，也就是說它有齊全的防護(hù)功能。</p><p>　　2.2 控制無功補(bǔ)償和電壓優(yōu)化的規(guī)則    碳化硅避雷器保護(hù)動作要泄放雷電流和工頻續(xù)流，動作負(fù)載重，經(jīng)計(jì)算每次動作泄放雷電流為0.04～0.07 C電荷量，工頻續(xù)流

19、為0.5～2.5 C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(fù)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(hù)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(hù)動作只泄放雷電流而無續(xù)流，動作負(fù)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(gè)間隙，35kV避雷器為

20、3個(gè)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(yùn)行穩(wěn)定。2.3 控制流程   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(diǎn)：如沒有雷電陡波保護(hù)功能；沒有連續(xù)雷電沖擊保護(hù)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(fù)載重壽命短等。無間隙氧化鋅避雷器因其拐點(diǎn)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<

21、;/p><p>　　2.4 無功補(bǔ)償與電壓優(yōu)化的控制原理</p><p>　　避雷器失效的主要特征是泄漏電流增大，運(yùn)行中不易發(fā)現(xiàn)，有可能長時(shí)帶病運(yùn)行，以致擴(kuò)大事故，故有必要監(jiān)察其運(yùn)行工況。碳化硅避雷缺乏監(jiān)察手段，靠每年定期普遍測試篩選淘汰這樣作事倍功半，還不能隨時(shí)剔除失效品。氧化鋅避雷器可附帶脫離器，當(dāng)其失效損壞時(shí)，脫離器自動動作（30mA時(shí)不大于8min）退出運(yùn)行，以免造成更大損

22、失和事故，提高運(yùn)行安全可靠性。</p><p>　　第三章 應(yīng)用分析3.1 避雷器外形尺寸     制造避雷器均按戶內(nèi)外兩用條件決定其瓷套絕緣強(qiáng)度，其外形尺寸與閥片材料有關(guān)。當(dāng)其用于架空線路或戶外變配電設(shè)備時(shí)，因其相間距大，避雷器外形尺寸不會帶來不良影響。戶內(nèi)手車式開關(guān)柜因其體積尺寸較小，避雷器外形尺寸大時(shí)會帶來不良影響。碳化硅避雷器的SiC閥片其單位通流容量僅為

23、ZnO閥片的1/4，在相同通流能力（5kA）條件下，SiC閥片直徑較大，避雷器外徑也大；在相同額定電壓和殘壓條件下，碳化硅避雷器高度比氧化鋅避雷器大。尤以35kV級的更為顯著。如JYN1－35型手車柜的112方案，原用FYZ1－35型無間隙氧化鋅避雷器，高僅650mm，裝在柜后部隔室內(nèi)簡易手車上，上部有隔離插頭，因該產(chǎn)品已停產(chǎn)，工程設(shè)計(jì)堅(jiān)持改用FZ3－35型碳化硅避雷器，高 1500mm，隔室高度不夠，只得將母線室與隔室間隔板取消，避雷

24、器直接與主母線相聯(lián)，這樣避雷器的測試或更換必需在整段主母線斷電下進(jìn)行，運(yùn)行維護(hù)困難，而避雷器外徑較大，相間空氣凈距不夠，加裝的相間絕緣隔板，有老化受潮絕緣事故隱患。氧化鋅避雷器外徑和高度相對較小，35kV級還可作成懸掛式，如Y5CZz－</p><p>　　3.2 控制無功補(bǔ)償和電壓優(yōu)化的規(guī)則   無間隙氧化鋅避雷器的閥片運(yùn)行中長期承受電網(wǎng)電壓，工作條件嚴(yán)酷，產(chǎn)品制造時(shí)要

25、對閥片嚴(yán)格測試篩選，合格率低成本高，故價(jià)格也高；因它有暫態(tài)過電壓承受能力差的致命弱點(diǎn)，不適于在我國3～35kV電網(wǎng)中推廣使用。串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器因有間隙，大大改善閥片長期工作條件，產(chǎn)品制造時(shí)對閥片測試篩選要求相對低些，合格率高成本低，價(jià)格也就便宜，串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器價(jià)格比無間隙氧化鋅避雷器普遍便宜，有時(shí)也比碳化硅避雷器（如3～10kV的FZ型）便宜，同時(shí)它對其它防雷器件都有揚(yáng)長避短作用，實(shí)為當(dāng)代最先進(jìn)防雷電器，具有高的性能價(jià)格比，是

26、避雷器更新?lián)Q代的普及和推廣產(chǎn)品。3.3 控制流程 避雷器使用壽命與許多因素有關(guān)，除制造質(zhì)量，密封失效受潮及其它外界因素外，避雷器閥片的老化速度是影響壽命的關(guān)鍵因素。碳化硅避雷器因其動作和負(fù)載重，續(xù)流大，動作特性穩(wěn)定差，可能遭受暫態(tài)過電壓危害等原因，加速閥片老化，壽命不長，一般7～10年，甚致有僅3～5年的。無間隙氧化鋅避雷器的閥片長期承受電網(wǎng)電壓，工作條件嚴(yán)酷，拐點(diǎn)電壓低，動作頻度大，還可能遭受暫態(tài)過電壓危害

27、，溫度熱損傷</p><p>　　第四章 氧化鋅避雷器運(yùn)行中的問題分析4.1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(shí)或運(yùn)行時(shí)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。</p><p>

28、;　　4.2 電阻片抗老化性能差    在氧化鋅避雷器運(yùn)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(yán)重時(shí)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(yán)重時(shí)可引起系統(tǒng)單相接地。</p><p>　　4.3 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

29、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(yán)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(shí)大1—2個(gè)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。</p><p><b>　　4.4 高次諧波</b&

30、gt;</p><p>　　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(fù)荷等的影響，使電網(wǎng)上的高次諧波值嚴(yán)重超標(biāo)。由于電阻片的非線性，當(dāng)正弦電壓作用時(shí)，還有一系列的奇次諧波，而在高次諧波作用時(shí)就更加速了電阻片的劣化速度。 </p><p>　　4.5 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

31、，由于其各工藝質(zhì)量控制點(diǎn)控制不嚴(yán)，而使電阻片的耐受方波沖擊能力不強(qiáng)，在頻繁吸收過電壓能量過程中，加速了電阻片的劣化而損壞，失去了自身的技術(shù)性能。</p><p>　　第五章 技術(shù)措施 5.1 設(shè)計(jì)選型    　　 在設(shè)計(jì)選型上，應(yīng)首選有多年穩(wěn)定運(yùn)行實(shí)踐的產(chǎn)品，在選擇生產(chǎn)廠時(shí)，應(yīng)選擇有先進(jìn)的工藝設(shè)備和完善的檢測手段的生產(chǎn)廠，才能保證所選用的氧化鋅避雷器具有高的抗老化

32、、耐沖擊性能，以使在產(chǎn)品的壽命周期內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行。 </p><p>　　5.2 在線監(jiān)測     增設(shè)氧化鋅避雷器的在線監(jiān)測儀，并加強(qiáng)對在線監(jiān)測儀的巡檢力度，特別是在雷雨后和易發(fā)生故障的部位（有電弧爐負(fù)荷的母線段、氧化鋅避雷器壽命已到后期）增加巡次數(shù)。定期給氧化鋅避雷器進(jìn)行各項(xiàng)電氣性能測試及在線監(jiān)測儀的校驗(yàn)。</p><p>　　5.3

33、 防污措施    采用必要的避雷器瓷套的防污措施，如定期清掃或涂以防污閃硅油，在氧化鋅避雷器選型上選用防污瓷套型的氧化鋅避雷器。。</p><p>　　5.4 諧波治理    加強(qiáng)電網(wǎng)諧波的治理力度，在有諧波源的母線段增設(shè)動態(tài)無功補(bǔ)償和濾波裝置，以使電網(wǎng)的高次諧波值控制在國家標(biāo)準(zhǔn)允許范圍內(nèi)。</p&g

34、t;<p>　　5.5 技術(shù)管理  </p><p>　　加強(qiáng)對氧化鋅避雷器的技術(shù)管理工作，即對運(yùn)行在網(wǎng)上的每一只氧化鋅避雷器建立技術(shù)檔案，對出廠報(bào)告、定期測試報(bào)告及在線監(jiān)測儀的運(yùn)行記錄均要存入技術(shù)檔案，直至該避雷器退出運(yùn)行。 </p><p>　　據(jù)國外有關(guān)技術(shù)資料統(tǒng)計(jì)，氧化鋅避雷器損壞的原因有雷電和操作過電壓，受潮、污閃、系統(tǒng)條件、本身故障等

35、，但仍有一定比例損壞的原因不詳，故仍有其在運(yùn)行中對事故原因不明確的問題。又因氧化鋅避雷器的劣化速度的離散性，及雷電、操作過電壓、諧波、運(yùn)行環(huán)境等的隨機(jī)性，都決定著氧化鋅避雷器的安全運(yùn)行的可靠性，故需在今后的工作實(shí)踐中去研究、實(shí)驗(yàn)、探索和總結(jié)，以使得其在運(yùn)行中的不安全因素可得以預(yù)防和完善。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　［1］何仰瓚，

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37、gt;　　［5］程學(xué)啟，楊春雷，咸日常，等．線路避雷器在輸電線路防雷中的應(yīng)用［J］．中國電力，1999, 32(8): 66—67.</p><p>　?。?］.避雷器設(shè)計(jì)生產(chǎn)安裝新工藝新技術(shù)與產(chǎn)品質(zhì)量檢測實(shí)用手冊.2007年5月.</p><p>　　［7］中國標(biāo)準(zhǔn)出版社編.輸變電常用標(biāo)準(zhǔn)匯編避雷器卷.2001-2-1 .</p><p>　?。?］國家電網(wǎng)公司生

38、產(chǎn)部 組編. 110KV-500KV架空輸電線路管理制度宣貫培訓(xùn)讀本.2006-12-1 .</p><p>　　［9］國家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會電力司 .電力技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)匯編 電氣部分 第11冊 電力電容器及避雷器,:</p><p><b>　　致謝信</b></p><p>　　感謝我的各位導(dǎo)師，他們嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣

39、；他們循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。</p><p>　　回想這一路走來，我要深深感謝我的各位導(dǎo)師，您在講壇上充滿智慧的談吐，把我引進(jìn)了科學(xué)的殿堂；您嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和敏銳的洞察力，為我在道路上的前行指明了方向；您樂觀的態(tài)度以及堅(jiān)韌不拔的毅力，深深影響了我的人生態(tài)度……您對我的指導(dǎo)將讓我受益終身。        感謝您們給了我