裝設(shè)氧化鋅避雷器是保護(hù)電氣設(shè)備免遭大氣過電壓損壞的主要手段，也是防護(hù)某些內(nèi)過電壓的重要措施。蘇州工業(yè)園區(qū)20KV全電纜網(wǎng)絡(luò)是國內(nèi)從未有過的配電網(wǎng)絡(luò)，對于這種配電網(wǎng)絡(luò)是否需要裝設(shè)避雷器，如果需要應(yīng)如何選擇，這是一個(gè)必需研究的課題。

1 20KV全電纜配電網(wǎng)絡(luò)裝設(shè)避雷器的必要性

園區(qū)規(guī)劃面積為70km2,負(fù)荷預(yù)測達(dá)3～5萬KW/Km2,配電電壓采用20KV,并且全部電纜出線，中性點(diǎn)采用經(jīng)小電阻接地的方式（電阻為20Ω，允許通過單相接地短路電流的時(shí)間為10s）。但由于作為這一系統(tǒng)電源的220KV線路和部分110KV線路還是采用架空線，所以變壓器的20KV側(cè)及變電站的20KV配電裝置還是有高、中壓側(cè)感應(yīng)過來的過電壓的威脅，因而仍需有防止大氣過電壓的措施，開斷電容器組和大的20KV電纜也需有防止內(nèi)過電壓的手段，所以裝設(shè)氧化鋅避雷器仍是必要的。

2 20KV全電纜配電網(wǎng)絡(luò)避雷器的選擇

2.1　避雷器技術(shù)參數(shù)的選擇

正確選用這一系統(tǒng)的避雷器，對20KV電網(wǎng)乃至主變壓器的安全可靠運(yùn)行是十分必要的。但由于國內(nèi)以往沒有20KV這一配電電壓等級，所以國標(biāo)GB11032-2000 交流無間隙金屬氧化物避雷器（以下稱文獻(xiàn)1）對這一等級電網(wǎng)的氧化鋅避雷器參數(shù)沒有作出明確的規(guī)定，因此根據(jù)電科院和蘇州供電局合作為該系統(tǒng)所作的研究報(bào)告G9613（以下稱文獻(xiàn)2）并參考文獻(xiàn)1和DL/T613-1997進(jìn)口交流無間隙金屬氧化物避雷器技術(shù)規(guī)范（以下稱文獻(xiàn)3）的原則，對氧化鋅避雷器的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行選擇。

（1）氧化鋅避雷器的額定電壓 Ur。

按文獻(xiàn)3表4的推薦值，對非直接接地并能在10s及以內(nèi)切除故障時(shí)，對10 kV系統(tǒng)為13KV,推算到20 KV系統(tǒng)則應(yīng)為26KV,但再按該文獻(xiàn)之表5（保護(hù)發(fā)電機(jī)避雷器額定電壓推薦值）查出發(fā)電機(jī)額定電壓為20 KV時(shí)，推薦Ur值為25 KV,，而文獻(xiàn)2推薦值也為25 KV,，此一數(shù)值約為系統(tǒng)接地時(shí)健全相電壓的1.1倍，加之國產(chǎn)中壓避雷器有較高的工頻過電壓耐受能力，所以選定額壓電壓為25 KV是具有較大裕度的。

由于按國際IEC標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的進(jìn)口中壓避雷器在額定電壓下的耐受時(shí)間只有10s,比國產(chǎn)中壓避雷器要短得多，為提高避雷器的工頻電壓耐受能力，防止工頻過電壓時(shí)由于氧化鋅避雷器損壞而影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行，在選用進(jìn)口氧化鋅避雷器時(shí)（如ABB公司的MWD型），宜提高一個(gè)等級，一般以27.5KV為好，這就可使它和國產(chǎn)25 KV避雷器有相近的工頻電壓耐受能力，以使在系統(tǒng)發(fā)生單相接地等情況出現(xiàn)工頻過電壓時(shí)也能正常運(yùn)行。

（2）最大持續(xù)運(yùn)行電壓Uc

一般情況下Uc≥0.8Ur（文獻(xiàn)3），且Uc應(yīng)不小于Um(系統(tǒng)最高運(yùn)行電壓)

這樣Uc應(yīng)為20KV，文獻(xiàn)2之推薦值也為20KV，因而最大持續(xù)運(yùn)行電壓選擇為不小于20 KV。選用按IEC標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的進(jìn)口氧化鋅避雷器時(shí)（如ABB公司的MWD型）宜選用22KV。

避雷器的額定電壓和持續(xù)運(yùn)行電壓分別采用（1）和（2）所確定的數(shù)值后，將使氧化鋅避雷器具有較高的工頻過電壓耐受水平，從而在系統(tǒng)發(fā)生的單相接地后，保護(hù)動作跳閘前的幾秒鐘內(nèi)，健全相電壓即使升高到線電壓，也不會危及避雷器的安全運(yùn)行，從而提高了配電網(wǎng)的可靠性。

（3）標(biāo)稱放電電流

按文獻(xiàn)3，對3～66KV系統(tǒng)的配電網(wǎng)和電容器之標(biāo)稱放電電流一般均定為5KA，這也正是一般10KV和35 KV電網(wǎng)所采用的，因而本系統(tǒng)也選擇為5KA。

（4）雷電沖擊保護(hù)水平

電氣設(shè)備全波沖擊絕緣水平與雷電沖擊保護(hù)水平之比值不得小于1.4（文獻(xiàn)3），20 KV系統(tǒng)電氣設(shè)備的全波沖擊耐受電壓為125 kV,所以避雷器5KA（8/20μs）下的殘壓應(yīng)不大于89KV(125/1.4)。文獻(xiàn)2推薦值為65.1 kV，雷電保護(hù)因素將達(dá)到1.92，具有很大裕度。所以選用的避雷器在5KA(8/20)下的殘壓值為不大于66kV,裕度還是相當(dāng)大的。

（5）操作沖擊殘壓

按文獻(xiàn)3之5.4.3條，操作沖擊電流為500A(30/60)。由于園區(qū)20 kV,系統(tǒng)為全電纜系統(tǒng)，系統(tǒng)電容相當(dāng)大，所以不論是母線上裝用還是用來保護(hù)電容器的避雷器都應(yīng)有較低的操作沖擊電流殘壓。由參考文獻(xiàn)1之表8“典型的并聯(lián)補(bǔ)償電容器用避雷器參數(shù)”，可算出Ur為17 kV和51 kV ,避雷器的雷電沖擊殘壓和操作沖擊電流殘壓之比均為1.28。而20 kV,系統(tǒng)用避雷器之Ur為25 kV ,雷電沖擊殘壓為66 kV ,如雷電沖擊殘壓與操作沖擊電流殘壓之比也選為1.28，則操作沖擊殘壓應(yīng)為51.6 kV,文獻(xiàn)2推薦此值為55.3V?？紤]到雷電保護(hù)系數(shù)較高，有較大的裕度，選用文獻(xiàn)2的推薦值還是比較合適的，所以可選擇操作沖擊電流殘壓為不高于55 kV。

（6）直流1mA參考電壓UImAD.C

根據(jù)文獻(xiàn)1之表8，中壓避雷器的UImAD.C 與額定電壓Ur之比一般均不小于

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則Ur=25 kV時(shí)，UImAD.C應(yīng)不小于35.4 kV,文獻(xiàn)2的推薦值也為此值。所以可選擇UImAD.C為不小于35.4 kV 。

（7） 2ms方波通流容量

按文獻(xiàn)1之表16，對并聯(lián)補(bǔ)償用電容器2ms方波電流沖擊為400A(I2000).當(dāng)保護(hù)電容器用避雷器采用正常的星形接線方式時(shí)，400A 的方波通流容量允許保護(hù)22 kV級電容器組的容量為Q=U×I2000/1.075=22×400/1.075=8186kvar。

按文獻(xiàn)2，要求母線和饋電電纜之末端裝設(shè)之避雷器的2ms方波通流容量為500A.這樣就統(tǒng)一采用2ms方波電流沖擊為500A。當(dāng)然如所保護(hù)的電容器組容量超過104kvar時(shí)，就需另行計(jì)算新選擇此一參數(shù)，以確保安全運(yùn)行。

（8）避雷器的絕緣水平（無電阻片）

因?yàn)樗玫?0 kV開關(guān)柜，其絕緣水平是按IEC標(biāo)準(zhǔn)確定的，即1min工頻耐壓為50 kV , 8/20μs雷電沖擊全波耐壓為125 kV ,所以避雷器（無電阻片）的絕緣水平也應(yīng)不低于上述數(shù)值。

由于避雷器均為戶內(nèi)安裝，避雷器外套的公稱爬電比距可按20mm/kV選用。

2.2　避雷器的選擇

按照上面的分析和蘇州供電公司目前的使用情況，園區(qū)20kV配電網(wǎng)絡(luò)母線選用3EG5型氧化鋅避雷器，保護(hù)電容器選用HY5WR-26/66型氧化鋅避雷器，其主要技術(shù)參數(shù)見表1。

3 使用情況及改進(jìn)建議

從運(yùn)行和預(yù)防性試驗(yàn)結(jié)果看，目前在我局20kV電網(wǎng)上所運(yùn)行的避雷器還沒有出現(xiàn)異常，并且變電站和開閉所都沒有發(fā)生過電壓事故。但由于運(yùn)行時(shí)間不夠長，工頻過電壓的情況也很少，所以額定電壓偏低和方波通流容量過小的3EG5型避雷器實(shí)際運(yùn)行中雖未出現(xiàn)過事故，但由于其耐受工頻過電壓能力偏低，方波通流容量過小，因此可靠性不太高，建議今后不再選用，運(yùn)行中的也應(yīng)逐步更換成滿足表1建議采用值的國產(chǎn)氧化鋅避雷器或參數(shù)不低于ABB之MWK22型的按IEC標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的進(jìn)口氧化鋅避雷器，以確保避雷器本身運(yùn)行的安全，從而保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行。