HY5WZ-51/134高压避雷器

变电站避雷器原理及参数

一、氧化锌避雷器的定义：

金属氧化锌避雷器（MOA）是一种过电压保护装置，它由封装在瓷套内的若干非线性电阻阀片串联组成。其阀片以氧化锌为主要原料，并配以其它金属氧化物，所以又称为氧化锌（Zno）避雷器。

二、氧化锌避雷器的工作原理：

在额定电压下，流过氧化锌避雷器阀片的电流仅为10-5A以下，相当于绝缘体。因此，它可以不用火花间隙来隔离工作电压与阀片。当作用在金属氧化锌避雷器上的电压超过定值（起动电压）时，阀片“导通”将大电流通过阀片泄入地中，此时其残压不会超过被保护设备的耐压，达到了保护目地。此后，当作用电压降到动作电压以下时，阀片自动终止“导通”状态，恢复绝缘状态，因此，整个过程不存在电弧燃烧与熄灭的问题。

三、结构：

一般220kV等级的氧化锌避雷器采用2串、110kV采用1串。氧化锌避雷器底部与底 座绝缘*的是绝缘瓷套（有采用一个大瓷套或采用四各小瓷套）。氧化锌避雷器内部有一导线从底部引出至大地，当中串联一只泄漏电流表，以监视避雷器阀片绝缘情况。避雷器屏蔽线接于避雷器瓷套的最后一级裙边上，用一导线连接大地，作用是使瓷套表面电导电流不进入泄漏电流表，使泄漏电流表测量更加精确。

四、最常见异常分析及处理：

1、泄漏电流表为零。可能引起该现象的原因有：表计指示失灵；屏蔽线将电流表短接。处理方法为：

（1）用手轻拍表计看是否卡死，无法恢复时，应添报缺单，修理或更换。 1

（2）用令克棒将屏蔽线与避雷器导电部分相碰之处挑开，既可恢复正常。

2、泄漏电流表指示偏大：根据历史数据进行分析，如发现表计打足，应判断避雷器有问题，应立即汇报调度，将避雷器退出运行，请检修检查。

3、避雷器瓷套管破裂放电。在工频情况下，避雷器的瓷套管用于保证避雷器必要的绝缘水平，如果瓷套管发生破裂放电，则将成为电力系统的事故隐患。此种情况，应及时停用、更换。

4、避雷器内部有放电声。在工频情况下，避雷器内部是没有电流通过的。因此，不应有任何声音。若运行中避雷器内有异常声音，则认为避雷器损坏失去作用，而且可能会引发单相接地。这种情况，应立即汇报调度，将避雷器退出运行，予以调换。

五、氧化锌避雷器现场泄漏电流的意义：

在现场我们见到的氧化锌避雷器的泄漏电流是全电流I，其主要由阻性电流IR和容性电流IC及外绝缘泄漏电流I0组成，在正常交流电压下，其大小一般为： IR：几十微安；IC：几百微安；主要为容性电流，阻性电流约为10%-20%。

1、当氧化锌避雷器受潮时，IR 、IC 、I0均上升，导致全电流I上升，因此全电流法对避雷器的受潮故障相当灵敏。同时测试也很简单，我们通常通过避雷器上装设的全电流在线检测装置（泄露电流）测试避雷器正常运行时泄漏全电流。

2、当氧化锌避雷器出现内部老化或击穿故障的前兆时，其阻性电流IR上升，容性电流IC及外绝缘泄漏电流I0均不变，由于IR通常比容性电流IC小一个数量级，因此现场装设的全电流在线检测装置数值并不会有显著的提高，因此我们一般通过测试直流1mA（U1mA）电压及0.75 U1mA下的阻性泄漏电流，对其进行评估，但缺点是要停电进行。

3、当氧化锌避雷器出现内部接触不良故障时，其其阻性电流IR下降，同样由于其占全电流的比率很小，现场泄漏电流数值反映不灵敏。

4、避雷器带电测试能检测避雷器全电流、能更准确反映MOA运行状况，全电流的变化可以反映MOA的严重受潮、内部元件接触不良、阀片严重老化，而阻性电流的变化对阀片初期老化的反应较灵敏。

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六、氧化锌避雷器的型号及其意义

1、具体说明 Y— 表 示 瓷 套 式 金 属 氧 化 物 避 雷 器 YH （ HY ） — 表 示 复 合 外 套 金 属 氧 化 物 避 雷 器结 构 特 征 2、W后的其他字母：表示保护对象：

Z：电站型（大多不标）

F: 用于保护GIS设备和SF6设备

R:用于保护电容器组

S:用于配电系统

X:用于保护线路

T:电气化铁路

3、使用特征 W—表示防污型 G—表示高原型 TH—表示湿热带地区用 举例：YH10W-100/248W 标示复合外套金属氧化锌避雷器，无 间 隙 、 防污型、 电 站 型。额 定 电 压为100kV 、 标 称 放 电 电 流 下 残 压 248kV 标称放电电流10 kA

4 、避雷器常用参数说明

①避雷器额定电压（有效值）（kV）灭弧电压）： 施加到避雷器端子间最大允许工频电压有限值。 它不等于系统的标称电压。

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110kV主变中性点避雷器额定电压一般为72.5kV 电力行业标准DL/T620-1997中规定110kv有效接地系统，中性点无间隙金属氧化物的额定电压是0.57Um，其中Um是最高运行线电压，110kV对应的是126kV。

110kV系统额定电压一般为100kV（小部分为102、108 kV）

35kV系统额定电压一般为51kV（极少部分为52.7/54 kV）

10kV系统额定电压一般为17kV

②避雷器持续运行电压： 加于避雷器两端允许持续运行的工频电压有效值。一般相当于避雷器额定电压75%-80%

110kV系统，额定电压为100kV持续电压为78 kV

110kV主变中性点系统，额定电压为72kV持续电压为58 kV，额定电压为73kV持续电压为59 kV

额定电压为55kV Y1W-55/125持续电压为41 kV Y1.5W-55/125持续电压为44 kV（西瓷）

35kV系统，额定电压为51kV持续电压为40.8 kV（金冠为41kV)

10kV系统 ，额定电压为17kV 大都持续电压为13.8 kV（西瓷金冠为13.6kV)

③ 工频参考电压

避雷器在工频参考参考电流下测出的峰值除√2。工频参考电压一般见试验报告，应≥避雷器的额定电压值。

④直流参考电压

避雷器在直流参考电流下的电压，直流参考电流国内一般取1mA 。直流1mA参考电压值一般不小于避雷器额定电压的峰值。

110kV系统，额定电压为100kV直流1mA参考电压值一般≥145 kV

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110kV主变中性点系统，对于额定电压为72kV，主变中性点避雷器直流1mA参考电压值一般≥103 kV

额定电压为73kV，主变中性点避雷器直流1mA参考电压值一般≥105 kV

额定电压为55kV，Y1W-55/125主变中性点避雷器直流1mA参考电压值一般≥78 kV Y1.5W-55/125直流1mA参考电压值一般≥85 kV（西瓷）

35kV系统，额定电压为51kV直流1mA参考电压值一般≥73 kV

10kV系统，YH5WS-17/50kV，直流1mA参考电压值一般≥25kV

YH5W-17/45kV，直流1mA参考电压值一般≥24 kV，

⑤、避雷器雷电冲击电流下残压

雷电冲击残压≤ 标称放电电压（见避雷器铭牌）YH10W-100/248W 雷电冲击残压≤248 kV

⑥操作冲击电流下残压

110kV系统，YH10W-100/260 操作冲击电流下残压值一般≤221 kV，

YH10W-100/248W 操作冲击电流下残压值一般≤211 kV

110kV主变中性点系统，对于YH1.5W-72/186kV，主变中性点避雷器操作冲击电流下残压值一般≤174 kV

YH1.5W-73/145 kV 主变中性点避雷器操作冲击电流下残压值一般≤136 kV YH1.5W-55/125 kV 主变中性点避雷器操作冲击电流下残压值一般≤116 kV Y1W-55/125 kV 主变中性点避雷器操作冲击电流下残压值一般≤119 kV

35kV系统，对于YH5W-51/134kV，避雷器操作冲击电流下残压值一般≤114 kV 10kV系统，对于YH5WS-17/50kV，避雷器操作冲击电流下残压值一般≤42.5kV YH5W-17/45kV，避雷器操作冲击电流下残压值一般≤38.35kV

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⑦陡波冲击电流下残压

110kV系统，YH10W-100/260 陡波冲击电流下残压值一般≤291kV

110kV系统，YH10W-100/245 陡波冲击电流下残压值一般≤285kV

对于主变中性点、35 kV/110 kV 无陡波冲击电压

⑧标称放电电流

避雷器将袭入线路的雷电流限制在20KA或10KA甚至5KA以下，然后再让这些过滤下来的雷电流通过避雷器，这个电流就是避雷器的标称放电电流。标称放电电流用来划分避雷器等级的波形为8/20 的雷电冲击电流峰值。按照我国标准规定：避雷器的标称放电电流按不同的电压等级分别为20，10，5，2.5，1.5，1kA（现在很少使用）共6级

对于系统标称电压为66～110 kV 系统标称放电电流一般选5kA， 对雷电活动特别强烈地区，重要变电所、进线保护不完善或进线耐雷水平达不到规定时，标称放电电流可选10kA（现在一般选10kA）

对变压器中性点一般选用1.5 kA（我司有几个变电站选用1W,须安排更换）

⑨系统标称电压

设备最高电压是指设备所能承受的电压（绝缘强度），系统标称电压指设备所在系统的电压等级吧 设备最高电压要大于系统标称电压，一般为系统电压1.2倍

对于系统的标称电压为10 kV, 电气设备的最高电压为12 kV，系统的标称电压为66 kV, 电气设备的最高电压为72.5 kV，系统的标称电压为110 kV, 电气设备的最高电压为126 Y10W-100/260 Y10W-100/260系统的标称电压为110 kV

Y5WZ-51/134 Y5WZ-52/134 系统的标称电压为35 kV

Y1W-55/125 Y1W-73/176 系统的标称电压为66kV( 现在有时标110 kV)

Y5WR-17/45 YH5WS-17/50 系统的标称电压为10 kV

⑩0.75倍直流参考电压下泄电流值及方波通流容量

0.75倍直流参考电压下泄电流值不应大于50μA，不同厂家差别很大

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浙江佳吉电气 YH10W-100/248 2ms方波通流容量1000A 西瓷600A，佳吉 600/800 YH1.5W-743/145 2ms方波通流容量600A 西瓷400A

5、避雷器其他参数

① 避雷器的放电电流 避雷器动作时通过避雷器的冲击电流。

② 避雷器的标称放电电流 用来划分避雷器等级的、具有8/20μs波形的放电电流峰值。

③ 避雷器的操作冲击电流 视在波前时间大于30μs而小于100μs、视在半峰值时间约为视在波前时间两倍的冲击电流。

避雷器操作冲击电流(30～100μs内)的最大残压，电压波形为250/2500μs时，避雷器操作冲击残压试验电流值见表3。

表3 操作冲击残压试验电流值

乐清佳吉YH10W-100/248 操作冲击电流500A YH1.5W-74/145 操作冲击电流500A

④ 避雷器的持续电流 在持续运行电压下流过避雷器的电流。

对于110 kV系统 ≤300μA

注：持续电流由阻性和容性分量组成，可随温度和杂散电容的影响而变化。因此，试品的持续电流可不同于整只避雷器的持续电流。持续电流可用有效值或峰值表示。

⑤避雷器的工频参考电流 广州也是500A 7

用于确定避雷器工频参考电压的工频电流阻性分量的峰值。工频参考电流应足够大，使杂散电容对所测的避雷器和元件(包括设计的均压系统)的参考电压的影响可以忽略，该值由制造厂规定。

注：工频参考电流与避雷器的标称放电电流及(或)线路放电等级有关，对单柱避雷器，通常在1～20 mA范围内。

在工频电流波形因电压极性而不对称情况下，应以较大极性的电流来确定参考电流。

⑥避雷器的直流参考电流

直流参考电流用于确定避雷器直流参考电压，直流参考电流通常为1～5mA。 国内一般取1mA

七、运行中110kV及以上MOA阻性电流及全电流的正常值范围

八、用途

交流系统用瓷（复合）外套无间隙金属氧化物避雷器是用来保护相应等级的交流电气设备免受雷电过电压和操作过电压损害的保护电器。

产品执行标准：GB11032/IEC60099-4 （交流系统用无间隙金属氧化物避雷器）

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九、使用条件

1.适用户内、户外

2.环境温度（-40℃～+48℃）

3.太阳光最大辐射强度1.1kW/㎡

4.海拔高度不超过2000m

5.电源频率（48-62）Hz

6.地震强度8度及以下地区

7.最大风速不超过35m/s

8.长期施加在避雷器端子间的工频电压应不超过避雷器的持续运行电压

十、结构和特性

该类避雷器由非线性金属氧化物电阻片叠加组装，密封于绝缘瓷外套内，无任何放电间隙。在正常运行电压下，避雷器呈高阻绝缘状态；当受到过电压冲击时，避雷器呈低阻状态，迅速泄放冲击电流入地，使与其并联的电气设备上的电压限制在规定值，以保证电气设备的安全运行。该避雷器设有压力释放装置，当其在超负载动作或发生意外损坏时，内部压力剧增，使其压力释放装置动作，排除气体，避免瓷外套爆炸。本避雷器具有陡波响应特性好，冲击电流耐受能力大，残压低、动作可靠、耐污秽能力强、维护简便等特点。

十一、型号说明

11.1、型号含义 □ W □□— □ /□

││ │ ││ │ └─标称电流下残压（kV）

││ │ ││ └───避雷器额定电压（kV）

││ │ │└─────设计序号，不表明产品的先进程度

││ │ └──────使用场所（S－配电型；Z－电站型；T－电气化铁道；

││ │ R－保护电容，X线路型）

││ └───────无间隙

│└─────────标称放电电流（kA）

└──────────复合绝缘金属氧化物避雷器

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□ W □□— □ /□

││ │ ││ │ └─标称电流下残压（kV）

││ │ ││ └───避雷器额定电压（kV）

││ │ │└─────设计序号，不表明产品的先进程度

││ │ └──────使用场所（S－配电型；Z－电站型；T－电气化铁道；

││ │ R－保护电容）

││ └───────无间隙

│└─────────标称放电电流（kA）

└──────────金属氧化物避雷器

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第二篇：避雷器试验

避雷器试验

避雷器在制造过程中可能存在缺陷而未被检查出来，如在空气潮湿的时候或季节装配出厂，预先带进潮气；在运输过程中受损，内部瓷碗破裂，并联电阻震断，外部瓷套碰伤或者在运输中受潮，瓷套端部不平，滚压不严，密封橡胶垫圈老化变硬，瓷套裂纹以及并联电阻和阀片在运行中老化等。这些劣化都可以通过预防性试验来发现，从而防止避雷器在运行中的误动作和爆炸等事故。

避雷器按结构分为保护间隙和管式避雷器、阀式避雷器(配电型FS、变电所型FZ)磁吹阀式避雷器和金属氧化物避雷器。

其中保护间隙和管式避雷器、磁吹阀式避雷器等均被慢慢淘汰，阀式避雷器稍有使用。对与阀式避雷器的试验项目主要有两种情况：

不带并联电阻的阀式避雷器主要试验项目有：绝缘电阻试验（用2500V兆欧表）、工频放电电压试验。

带并联电阻的阀式避雷器（包括FZ型，FCZ型和FCD型磁吹避雷器）试验主要试验项目有：绝缘电阻试验、工频放电电压试验和电导电流试验，其中电导电流试验可停电试验，也可带电进行测量。

相对来说，金属氧化物避雷器目前得到越来越广泛的应用，下面就主要介绍一下金属氧化物的有关情况。

一、金属氧化物避雷器简介

金属氧化物避雷器(MOA)又称氧化锌避雷器，是一种与传统避雷器概念有很大不同的新型避雷器，从80年代中期开始，它已在电力系统推广应用并已批量生产。它主要由氧化锌压敏电阻构成，每一块压敏电阻从制成时就有它的一定开关电压（叫压敏电压），在正常的工作电压下（即小于压敏电压）压敏电阻值很大，相当于绝缘状态，但在冲击电压作用下（大于压敏电压），压敏电阻呈低值被击穿，相当于短路状态。然而压敏电阻的被击穿状态是可以恢复的；当高于压敏电压的电压撤销后，它又恢复了高阻状态。因此，在电力线上如安装氧化锌避雷器后，当雷击时，雷电波的高电压使压敏电阻击穿，雷电流通过压敏电阻流入大地，使电源线上的电压控制在安全范围内，从而保护了电器设备的安全。

MOA与其他传统避雷器的区别在于：其他类型避雷器，从羊角间隙到FCZ磁吹式避雷器，其内部空气间隙起着十分重要的作用，在正常运行时靠间隙将阀片与电源隔开，出现过电压间隙才被击穿，阀片放电泄流。而氧化锌避雷器是用氧化锌阀片叠装而成的，可完全取消间隙，这就解决了因间隙放电时限及放电稳定性所引起的各种问题。由于氧化锌阀片具有非线性特性好的特点，从而使避雷器的特性和结构发生了重大改变。

在额定电压下，流过氧化锌避雷器阀片的电流仅为5-10A，相当于绝缘体。因此，它可以不用火花间隙来隔离工作电压与阀片。当作用在金属氧化锌避雷器上的电压超过定值（起动电压）时，阀片“导通”将大电流通过阀片泄入地中，此时其残压不会超过被保护设备的耐压，达到了保护目地。此后，当作用电压降到动作电压以下时，阀片自动终止“导通”状态，恢复绝缘状态，因此，整个过程不存在电弧燃烧与熄灭的问题。

二、金属氧化物避雷器试验

由于MOA是一种新型的避雷器，所以前几年其试验方法和试验设备都不很完善，但随着MOA在电力系统中的推广和应用。对MOA的研究也越来越深入，运行经验也在逐渐积累，随之也发现了一些重要的问题。例如：①MOA阀片性能不佳，参数设计不合理；②内部绝缘部件爬电距离不够和材质不良，内部结构不合理；③在装配中受潮或密封不良造成运行中受潮；④额定电压选择不合理等。

随着运行时间的增加，MOA阀片在长期运行电压下的老化问题也变得突出，所以加强投运前的交接验收试验和运行中的监测，及时总结运行经验是一项重要的工作。

目前国内预试规程对MOA的试验有三项规定：

(1)绝缘电阻试验；

(2)直流1mA下电压及75％该电压下泄漏电流的测量；

(3)运行电压下交流泄漏电流及阻性分量的测量(有功分量和无功分量)．

对金属氧化物避雷器的试验项目及要求如表9-1所示：

表9-1 金属氧化物避雷器的试验项目、周期和要求

根据现场条件及厂家规定，可选择性地进行以下3个试验：

1、绝缘电阻试验

测量前应检查瓷套有无外伤，测量时用兆欧表，把试验连线与避雷器可靠连接，摇表放水平位置，摇的速度不要太快或太慢，一般120r/s。

当天气潮湿时，瓷套表面对泄漏电流的影响较大，应用干净的布把瓷套表面擦净。并用金属丝在下端瓷套的第一裙下部绕一圈再接到摇表的屏蔽接线柱，以消除其影响(其测量值应大于2500)。

电压等级在35kV及以下用2500V兆欧表，35kV以上用5000V兆欧表。

由于氧化锌阀片在小电流区域具有很高的阻值，故绝缘电阻主要取决于阀片内部绝缘部件和瓷套。进口避雷器一般按厂家的标准进行绝缘电阻试验。

阀式避雷器的绝缘电阻试验与金属氧化物避雷器的绝缘电阻试验相同。

2、lmA直流下的电压及75％该电压下泄漏电流测量

该项试验有利于检查MOA直流参考电压及MOA在正常运行中的荷电率，对确定阀片片数，判断额定电压选择是否合理及老化状态都有十分重要的作用。其试验原理接线图如图9-2所示。

图9-2 金属氧化物避雷器直流试验接线图

1—直流电压发生器；2—滤波电容；3—静电电压表；4—直流微安表；5—试品

试验步骤：先以指针式微安表监测泄漏电流值，升至1mA。停止升压确定此时电压值，再降压至该电压的75％时，测量其泄漏电流，因该电流值较小，应用数字式万用表来检测。

试验中应注意的问题：①试验必须与地绝缘，外表面应加屏蔽，屏蔽线要封口；②直流电压发生器应单独接地；③试品底部与匝绝缘应保持干燥；④现场测量应注意场地屏蔽。

试验分析：①试验中如电压比工厂所提供的数据偏差较大，与铭牌不符时，应与厂家进行联系。②通常在70％下的电流值偏大或电压加不上去，则有可能严重受潮；电流>50，则有可能有受潮情况。

投运后，随着运行时间增加，电流有一定增大，但电流不能超过50。

3、MOA在持续运行电压下的交流泄漏总电流、阻性电流及损耗功率测量

金属氧化物避雷器（MOA）在保护电力系统安全运行上有十分重要的作用，但由于MOA没有放电间隙，ZnO电阻片长期承受工频电压，冲击电压和内部受潮等影响，引起内部ZnO阀片（MOA）老化，阻性电流增加，功耗增大，导致MOA内部阀片温度升高，直至发生热崩溃。如果MOA在动作负载下发生劣化，将会使正常对地绝缘水平降低，泄漏电流增大，直至MOA被击穿而损坏。为了及时发现MOA的隐患，需要经常监测其运行状态，MOA老化后，内部电阻减小，泄漏电流阻性分量按指数规律极大地增加。因此，准确监测阻性分量电流的变化对于MOA的健康诊断非常重要。

 目前，现在国内外测量仪器有：

（1）瑞典NL型MOA泄漏电流分析仪，常配有雷电计数器(环形线匝接口)。

（2）日本日立公司的避雷器泄漏电流检测仪，它可测总泄漏平均值，也可测3次谐波成分，3次谐波经函数变换为阻性电流的信号量。

以上两种仪器的基本原理是在MOA阀片劣化后，其阻性电流中的谐波成分明显增加，通过谐波分析法，反映出全电流中阻性电流的变化，但都不明确表明阻性电流的峰值。因容易受系统谐波含量影响，无法反应MOA表面受污秽受潮等问题。

（3）日本LCD-4型阻性电流测量仪。其基本原理是利用外加容性电流将流过阀片的的容性电流(无功分量)补偿掉，而只保留阻性电流分量。

国内众多厂家生产的测量仪，其原理大致与LCD-4型相似。这种测量方式可在现场带电测量，测量较简便。现场测量应注意的问题是：

①注意正确选取参考电压的相位；

②现场试验测量回路应一点可靠接地；

③220kV及以上电压等级避雷器在现场带电测量时应注意其相间干扰(目前国内有些测量设备也附带有移相消除相间干扰的功能)。