2.2 避雷器動作特性運行穩(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避雷器僅一個間隙,35kV避雷器為3個間隙串聯(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: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。串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器既有間隙又用ZnO閥片,其間隙結(jié)構(gòu)不同于碳化硅避雷器,因其間隙數(shù)量少,當(dāng)過電壓達(dá)到?jīng)_擊放電電壓時間隙無時延擊穿,同時因隙距大動作特性穩(wěn)定,故它可避免碳化硅避雷器間隙帶來的一切缺點。串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器的間隙已將全部暫態(tài)過電壓限定在保護(hù)死區(qū)內(nèi)免受其危害,故它可避免無間隙氧化鋅避雷器因拐點電壓偏低帶來一切缺點。串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器仍有前兩種避雷器保護(hù)性能優(yōu)點,而避免它們的缺點。
2.4 避雷器運行工況監(jiān)測
避雷器失效的主要特征是泄漏電流增大,運行中不易發(fā)現(xiàn),有可能長時帶病運行,以致擴(kuò)大事故,故有必要監(jiān)察其運行工況。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,脫離器自動動作(30mA時不大于8min)退出運行,以免造成更大損失和事故,提高運行安全可靠性。
3.避雷器應(yīng)用
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,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)計堅持改用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-42/110L型串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器,高度僅640mm。小型化避雷器更有利于手車柜內(nèi)安裝使用。
3.2 避雷器性能價格比
無間隙氧化鋅避雷器的閥片運行中長期承受電網(wǎng)電壓,工作條件嚴(yán)酷,產(chǎn)品制造時要對閥片嚴(yán)格測試篩選,合格率低成本高,故價格也高;因它有暫態(tài)過電壓承受能力差的致命弱點,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)品制造時對閥片測試篩選要求相對低些,合格率高成本低,價格也就便宜,串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器價格比無間隙氧化鋅避雷器普遍便宜,有時也比碳化硅避雷器(如3~10kV的FZ型)便宜,同時它對其它防雷器件都有揚長避短作用,實為當(dāng)代最先進(jìn)防雷電器,具有高的性能價格比,是避雷器更新?lián)Q代的普及和推廣產(chǎn)品。
3.3 避雷器使用壽命問題
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,拐點電壓低,動作頻度大,還可能遭受暫態(tài)過電壓危害,溫度熱損傷等原因,迅速加快閥片老化,壽命較短,有的比碳化硅避雷器還短。串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器的間隙可保證閥片只在過電壓保護(hù)動作過程承受高電壓,時間極短(100μs內(nèi)),在其它情況下閥片對于電網(wǎng)電壓,或處于隔離狀態(tài)(純間隙時),或處于低電位狀態(tài)(復(fù)合間隙電阻分壓),大大改善閥片長期工作條件,還可免受暫態(tài)過電壓危害和溫度熱損傷,保證閥片溫度不超過55℃,從而保證避雷器壽命達(dá) 20年以上。