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)辦法是加結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定的串聯(lián)間隙將全部暫態(tài)過電壓限定在保護(hù)死區(qū)內(nèi),使避雷器免受其危害。串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器有此獨(dú)具優(yōu)點(diǎn)。
1.2避雷器自身對電力系統(tǒng)不安全影響
保護(hù)間隙和管型避雷器在間隙擊穿后,保護(hù)回路再也沒有限流元件,保護(hù)動作都要造成接地故障或相間短路故障,保護(hù)作用增多電力系統(tǒng)故障率,影響電力系統(tǒng)的正常、安全運(yùn)行。應(yīng)用氧化鋅避雷器,從根本上避免保護(hù)作用產(chǎn)生接地故障或相間短路故障,且不用自動重合閘裝置就能減少線路雷害停電事故。
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,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)的防雷保護(hù)尤為重要。
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)。
2.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,還有其它保護(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,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。
2.2避雷器動作特性運(yùn)行穩(wěn)定性
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串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器
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缺點(diǎn)。串聯(lián)間隙氧