避雷器教学ppt课件.ppt
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1、我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物避避 雷雷 器器供电分公司线路工区段利军我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物第一章第一章 避雷器的基本原理避雷器的基本原理我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物(1 1)避雷器的保护原理)避雷器的保护原理 避雷器设置在与被保护设备对地并联的位置,如图所示,各种避避雷
2、器设置在与被保护设备对地并联的位置,如图所示,各种避雷器均有一个共同的特性,即在高电压作用下呈现低阻状态,而在雷器均有一个共同的特性,即在高电压作用下呈现低阻状态,而在低电压作用下呈现高阻状态。在发生雷击时,当雷电波过电压沿线低电压作用下呈现高阻状态。在发生雷击时,当雷电波过电压沿线路传输到避雷器安装点后,由于这时作用于避雷器上的电压很高,路传输到避雷器安装点后,由于这时作用于避雷器上的电压很高,避雷器将动作,并呈低阻状态,从而限制过电压,同时将过电压引避雷器将动作,并呈低阻状态,从而限制过电压,同时将过电压引起的大电流泄放入地,使与之并联的设备免遭过电压的损害。在雷起的大电流泄放入地,使与之
3、并联的设备免遭过电压的损害。在雷电侵入波消失后,线路又恢复了正常传输的工电侵入波消失后,线路又恢复了正常传输的工频电压,这一工频电压相对雷电侵频电压,这一工频电压相对雷电侵入波过电压来说是低的,于是避雷入波过电压来说是低的,于是避雷器将转变为高阻状态,接近于开路器将转变为高阻状态,接近于开路,此时避雷器的存在将不会对线路,此时避雷器的存在将不会对线路上正常工频电压的传输产生响应。上正常工频电压的传输产生响应。避雷器避雷器设设 备备线路线路被保护设备被保护设备雷电侵入波雷电侵入波我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表
4、里边有一个活的生物(2) 对避雷器的基本要求 为了使避雷器能够发挥出预计的保护效果,它必须满足两个基本性能要求 有良好的伏秒特性,以易于实现合理的绝缘配合。 应有较强的绝缘强度自恢复能力,以利于快速切断工频续流,使电力系统得以继续运行。 电气设备的冲击绝缘强度都由伏秒特性(曲线)表示。避雷器与被保护电气设备的伏秒特性之间应有合理的配合,才能发挥保护作用。 伏秒特性是将放电间隙击穿电压值与放电时间联系起来以表征间隙击穿特性的一种方法。 通过实验绘制间隙伏秒特性的方法是:保持间隙距离和冲击电压波形不变,逐渐升高电压使间隙发生击穿,记录击穿电压波形,读取击穿电压值U与击穿时间t 我吓了一跳,蝎子是多
5、么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 间隙的伏秒特性曲线的形状与间隙中的电场分布有关。在均匀场和稍不均匀电场中,击穿时的平均场强较高,放电发展较快,放电时延较短,伏秒特性曲线平坦;在极不均匀电场中,平均击穿场强较低,放电时延较长,放电分散性大,伏秒特性曲线较为陡峭。 实际上,放电时间具有分散性,即在每级电压下可测得不同的放电时间,所以伏秒特性是具有上、下包线为界得带状区域。工程上为方便起见,通常用平均伏秒特性或50%伏秒特性曲线表征间隙的冲击击穿特性,在绝缘配合中伏秒特性具有重要的意义。 1电气设备的伏秒特性;电气
6、设备的伏秒特性; 2避雷器的伏秒特性;避雷器的伏秒特性; 3电器设备上可能出现电器设备上可能出现的最高工频电压的最高工频电压 避雷器与电气设备的避雷器与电气设备的伏秒特性配合伏秒特性配合我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 在雷电过电压作用下,避雷器开始动作导通后,就在雷电过电压作用下,避雷器开始动作导通后,就形成了相导线对地的近似短路。由于雷电过电压持续时形成了相导线对地的近似短路。由于雷电过电压持续时间很短,当避雷器两端的过电压消失后,系统正常运行间很短,当避雷器两端的过电压消失后,系统正常
7、运行电压又继续作用在避雷器两端,在这一正常运行电压作电压又继续作用在避雷器两端,在这一正常运行电压作用下,处于导通状态的避雷器中继续流过工频接地电流,用下,处于导通状态的避雷器中继续流过工频接地电流,该电流称为工频续流。工频续流的存在一方面使相导线该电流称为工频续流。工频续流的存在一方面使相导线对地的短路状态继续维持,系统无法恢复正常运行,另对地的短路状态继续维持,系统无法恢复正常运行,另一方面也会使避雷器自身受到损坏。为此,避雷器应具一方面也会使避雷器自身受到损坏。为此,避雷器应具备较强的绝缘强度自恢复能力,应能在雷电过电压消失备较强的绝缘强度自恢复能力,应能在雷电过电压消失后工频续流的第一
8、次过零时自行切断工频续流,恢复系后工频续流的第一次过零时自行切断工频续流,恢复系统的正常运行。统的正常运行。我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物避雷器的发展史避雷器的发展史 1、角形保护间隙 结构和工作原理结构和工作原理:常用的角形保护间隙如下图所示。常用的角形保护间隙如下图所示。由主间隙由主间隙1 1和辅助间隙和辅助间隙2 2串联而成。主间隙的两个电极做串联而成。主间隙的两个电极做成角形,在正常运行时,间隙对地是绝缘的,当承受雷成角形,在正常运行时,间隙对地是绝缘的,当承受雷电过电压作用时,间
9、隙击穿,工作线路被接地,从而使电过电压作用时,间隙击穿,工作线路被接地,从而使得与间隙并联的电气设备得到保护。得与间隙并联的电气设备得到保护。辅助间隙的设置是为了防止主辅助间隙的设置是为了防止主间隙被外物(如小鸟)短路,间隙被外物(如小鸟)短路,以避免整个保护间隙误动作。以避免整个保护间隙误动作。主间隙做成羊角形,主要是为主间隙做成羊角形,主要是为了便于让工频续流电弧在其自了便于让工频续流电弧在其自身电磁力和热气流作用下被向身电磁力和热气流作用下被向上拉长而易于熄灭。上拉长而易于熄灭。F工频续流电弧运动方工频续流电弧运动方向向 角形保护间隙角形保护间隙我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为
10、什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物优点:优点:其结构简单,造价低廉,维护方便。其结构简单,造价低廉,维护方便。缺点:缺点:由于保护间隙在动作击穿后会产生高峰由于保护间隙在动作击穿后会产生高峰 值的截波,所以它不能被用于保护电机值的截波,所以它不能被用于保护电机 、变压器和电抗器等带线圈绕组的电气、变压器和电抗器等带线圈绕组的电气 设备。同时,保护间隙的灭弧能力差,设备。同时,保护间隙的灭弧能力差, 难以有效地切断工频续流,会造成所在难以有效地切断工频续流,会造成所在 系统因短路接地而跳闸,引起供电中断系统因短路接地而跳闸,引起供电中断
11、 ,为此就需要将保护间隙配合自动重合,为此就需要将保护间隙配合自动重合 闸使用。闸使用。使用:使用:在在10kV以下电网中使用。以下电网中使用。 每当间隙过电压击穿后,在工作电压的作用下将每当间隙过电压击穿后,在工作电压的作用下将有一工频电流继续流过已经电离化了的通道,这一电有一工频电流继续流过已经电离化了的通道,这一电流称为工频续流。流称为工频续流。 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2 2、排气式避雷器、排气式避雷器 结构和工作原理:结构和工作原理:排气式避雷器的原理结构如下图所示。它由两
12、个间隙串联组成。一个间隙S1装在产气管1内,称为内间隙(又称管型避雷管型避雷器)器)。另一个间隙另一个间隙S2S2装在产气管外,称为外间隙。而当雷电压过电压装在产气管外,称为外间隙。而当雷电压过电压作用于避雷器两端时,内、外两个间隙均被击穿,使雷电流经间隙入地,作用于避雷器两端时,内、外两个间隙均被击穿,使雷电流经间隙入地,在雷电过电压消失后,系统正常运行电压将在间隙中继续维持工频续流在雷电过电压消失后,系统正常运行电压将在间隙中继续维持工频续流电弧,电弧的高温使产气管内的有机材料分解电弧,电弧的高温使产气管内的有机材料分解并产生大量气体,使并产生大量气体,使管内气压升高,气体管内气压升高,气
13、体在高气压作用下由环在高气压作用下由环形电极的孔口急速喷形电极的孔口急速喷出,从纵向强烈地吹出,从纵向强烈地吹动电弧通道,使工频动电弧通道,使工频续流在第一次过零时续流在第一次过零时熄灭。熄灭。线路外部间隙内部间隙产气管棒形电极环行电极动作指示器接地胶木管排气排气 式避雷器(式避雷器( 也称管型避雷器)也称管型避雷器)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 优点:有较强灭弧能力 缺点:其所采用的火花间隙亦属于极不均匀电场,也会产生很大的截波,运行维护比较麻烦,运行不甚可靠,炸管等故障是他成为事故源
14、之一。 排气式避雷器的灭弧能力与工频续流的大小有关。续流排气式避雷器的灭弧能力与工频续流的大小有关。续流太大产气过多,会使管子爆炸;续流过小产气不足,则不能太大产气过多,会使管子爆炸;续流过小产气不足,则不能灭弧。灭弧。 排气式避雷器的主要缺点是:排气式避雷器的主要缺点是: (1 1) 伏秒特性太陡,而且分散性较大,难于和被保护电气伏秒特性太陡,而且分散性较大,难于和被保护电气设备实现合理的绝缘配合;设备实现合理的绝缘配合; (2 2) 放电间隙动作后工作导线直接接地,形成幅值很高放电间隙动作后工作导线直接接地,形成幅值很高的冲击载波,危及变电器的绝缘;的冲击载波,危及变电器的绝缘; (3 3
15、) 运行维护也较麻烦。运行维护也较麻烦。我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3、 阀式避雷器阀式避雷器 普通阀式避雷器-变电所防雷保护的重点对象是变压器,而前面两种因截波问题都不能承担保护变压器的重任。阀式避雷器主要由火花间隙及与之串联的工作电阻两部分组成,为避免外界因素(大气条件、潮气、污秽等)的影响,它们密封于瓷套中。注:火花间隙采用的是均匀电场。 磁吹阀式避雷器-为了减小阀式避雷器的切断比和保护比之值,及为了改进其保护性能,采用了灭弧能力较强的磁吹火花间隙和通流能力较大的高温阀片.(仍然存
16、在工频续流的问题,通流容量不大)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物阀片电阻间隙线路普通阀型避雷器普通阀型避雷器火花间隙组阀片火花间隙组普通阀式避雷器整体结构普通阀式避雷器整体结构我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物电弧拉长式磁吹间隙电弧拉长式磁吹间隙磁吹避雷器的原理电路磁吹避雷器的原理电路我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测
17、没有错:表里边有一个活的生物 5 5、氧化锌避雷器、氧化锌避雷器 (1 1)氧化锌避雷器的基本结构)氧化锌避雷器的基本结构 氧化锌避雷器采用的核心部件是氧化锌压敏电阻阀片,它以氧氧化锌避雷器采用的核心部件是氧化锌压敏电阻阀片,它以氧化锌(化锌(ZnOZnO)为主体,适当添加其它金属氧化物,经专门加工成细粒)为主体,适当添加其它金属氧化物,经专门加工成细粒并混合搅拌均匀,再经烘干、压制成工作圆盘,在并混合搅拌均匀,再经烘干、压制成工作圆盘,在10001000以上的高温以上的高温中烧制而成。典型氧化锌压敏电阻的显微结构包括氧化锌主体、晶界中烧制而成。典型氧化锌压敏电阻的显微结构包括氧化锌主体、晶界
18、层、尖晶石晶粒以及一些孔隙等部分,其示意图见下图(层、尖晶石晶粒以及一些孔隙等部分,其示意图见下图(a a),显微),显微照片(照片(b b)。)。 (a) (b)氧化锌压敏电阻的显微结构示意图(氧化锌压敏电阻的显微结构示意图(a)和显微照片()和显微照片(b)我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 氧化锌主体的电阻率为(氧化锌主体的电阻率为(0.001-0.10.001-0.1)mm,由尺寸为(由尺寸为(10-3010-30)mm的的ZnOZnO的晶粒组成,固溶的晶粒组成,固溶有微量有微量CoC
19、o的的MnMn等元素,晶界层是由许多添加成等元素,晶界层是由许多添加成份组成,在低电场区其电阻率大于份组成,在低电场区其电阻率大于10 108 8mm,在高电场区,晶界层将导通。尖晶石晶粒是,在高电场区,晶界层将导通。尖晶石晶粒是氧化锌与氧化锑的混合氧化物,同时还掺有氧化锌与氧化锑的混合氧化物,同时还掺有CoCo、MnMn、NiNi和和CrCr等杂质元素,晶粒平均直径约为等杂质元素,晶粒平均直径约为几个几个mm。孔隙分布在氧化锌晶粒和晶界层内。孔隙分布在氧化锌晶粒和晶界层内。 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表
20、里边有一个活的生物 (2 2)伏安特性)伏安特性 氧化匀压敏电阻在实际应用中最为重要的氧化匀压敏电阻在实际应用中最为重要的性能指标是其电压与电流之间的非线性关系,性能指标是其电压与电流之间的非线性关系,即伏安特性,典型氧化锌阀片的伏安特性如下即伏安特性,典型氧化锌阀片的伏安特性如下图所示,该特性可大致划分为三个工作区图所示,该特性可大致划分为三个工作区: :即小即小电流区、限压工作区和过载区。电流区、限压工作区和过载区。 氧化锌压敏电阻阀片伏安特性氧化锌压敏电阻阀片伏安特性我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边
21、有一个活的生物 在小电流区,阀片中电流很小,呈现出高阻状态,在系统正在小电流区,阀片中电流很小,呈现出高阻状态,在系统正常运行时,氧化锌避雷器中的压敏电阻阀片就工作于此区。常运行时,氧化锌避雷器中的压敏电阻阀片就工作于此区。 在限压工作区,阀片中流过的电流较大,特性曲线平坦,动态在限压工作区,阀片中流过的电流较大,特性曲线平坦,动态电阻氧化锌压敏电阻阀片与碳化硅阀片的伏安特性伏安特性的比较电阻氧化锌压敏电阻阀片与碳化硅阀片的伏安特性伏安特性的比较小,压敏电阻发挥对过电压的限压作用在此区内的非线性指数约为小,压敏电阻发挥对过电压的限压作用在此区内的非线性指数约为0.015-0.050.015-0
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