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碳化硅避雷器和金屬氧化物避雷器的比較

來源:登瑞電氣    發布于:2012-3-24 15:50:15    點擊:38    品牌:登瑞電氣    【進入產品中心

    最近二十年,避雷器技術有兩種基本的變化。首先,是一種以碳化硅為基本元件的簡單的火花間隙避雷器,隨后又發展為磁吹閥式避雷器。但是,它們都是以碳化硅電阻為基礎的避雷器,稱為碳化硅避雷器。第三代避雷器是所謂的無間隙避雷器,它是以更強的非線性金屬氧化物作為基本元件的,這即眾所周知的氧化鋅避雷器。由于其優良的特性,已被迅速引進到各電壓等級。在50kV以上的新建工程中,氧化鋅避雷器正在成為專用避雷器。金屬氧化物避雷器的高能量吸收力,保護性能穩定,而且殘壓低,不但在理論上如此,在全世界十年以上的實踐經驗也表明如此。 

    碳化硅避雷器仍在36kV以下的配電中使用,也許還將會使用更長一些時間,這有以下三方面原因。
    第一,不存在要立即降低該避雷器殘壓的技術要求,所以碳化硅避雷器還是有價值的。
    第二個原因就是許多國家實際上中壓電網的中性點為非有效接地。為了減小短路電流,變壓器的中性點通過一個線性電阻接地,或通過限流電抗器接地(如消弧線圈)。因此,既使出現單相接地故障,電網也將運行一段時間而不會拉閘。雙重接地故障和長距離小電流接地故障引起的相電壓不平衡是可以接受的,這時健全相不會有故障電流流過,但其電壓實際已上升至線電壓。因此避雷器必須標線電壓,金屬氧化物避雷器也是如此。在中性點有效接地系統中,金屬氧化物避雷器在保護水平上沒有明顯優勢。
    第三個原因則是金屬氧化物避雷器的價格稍為貴些。但是,隨著運行人員價值觀念的改變,那種認為“便宜的避雷器”不可靠日益風行,并且金屬氧化物避雷器價格已不再重要。而這種長壽命,高可靠性的新型避雷器會帶來更快的回報。
    前面所述保留傳統避雷器的二種觀點,即較大的保護裕度和較低的接地故障電流,已愈來愈不重要了。因為客觀的經濟評價顯示出有必要重新認識其內在的技術特性。
    由于絕緣的老化的特性,尤其對于變壓器和電纜,以及戶外絕緣的污染,導致了提高中壓電網絕緣強度的必然性。而我們恰恰希望一種更低殘壓的避雷器和一個更低的電網絕緣強度要求,這會使其絕緣及其它電氣元件延長使用壽命,減少污閃。盡管這種效益很難從理論和文獻上準確地預測,但近年來的供電實踐強有力地證明了這個希望是能實現的。

碳化硅避雷器和金屬氧化物避雷器 
    碳化硅避雷器和金屬氧化物避雷器主要有兩方面不同:保護水平和能量吸收能力。保護水平用避雷器兩端出現的最高電壓來定義,對于碳化硅避雷器就是其放電電壓,即此時火花放電。我們也可稱其為殘壓,即此時的電壓降是由流過的放電電流所產生的。電流越大,電壓越高,能量越大。此時,串聯的Sic閥片會呈現高阻抗,當工頻電壓下次過零時,放電間隙就能切斷續流。尺寸設計優良的碳化硅避雷器的殘壓和放電電壓差不多相等,因兩者都與沖擊波形有關,由制造廠確定的“a,b,c”三點表示了最大的過電壓倍數,而由“d”點表示的是50Hz的放電電壓最小值。實踐表明,由于制造有誤差,將會存在散射區,尤其是碳化硅避雷器。
    操作電壓很難引起火花放電,也是這類避雷器的優點。但此電壓雖然不高,可是有數毫秒之長,這時放電間隙的電侵蝕會使避雷器放電電壓的準確性變壞。無間隙避雷器不表示放電電壓。和碳化硅避雷器相比,殘壓的上升是相當平緩的。保護水平(殘壓)的隨電流而變化的。
    如果想比較碳化硅避雷器和金屬氧化物避雷器的殘壓,那么必須在同一電流的基礎上比較。當碳化硅避雷器和金屬氧化物避雷器同時流過10kA沖擊電流時,金屬氧化鋅避雷器殘壓的明顯改進是其最為陡峭的過電壓波形,30μs后才是所謂操作過電壓下的殘壓波形。而這種陡波僅在雷電沖擊時出現。然而,這是很危險的,因為配電變壓器對陡波很敏感。而且避雷器和變壓器的距離也很重要,即所謂的“分離效果”。
    電網中的操作過電壓是一種典型的非常危險的電壓振蕩,如在截流時,最高可至三至五倍的相電壓,有時甚至更高,振蕩頻率由電網參數決定。在數千赫茲范圍內。當幾百安培的電流通過時,金屬氧化物避雷器會限制振幅在較低操作電壓保護水平內,電網中的感性貯存能量也會通過避雷器流入大地。另一種危險的過電壓形式是,在操作大容量電容器組,電纜網絡,補償性電池組等產生的,這種現象應予注意。在操作電容器組時,有缺陷的操作裝置,負荷開關,或者高壓熔斷器都可能引起重擊穿或電弧重燃。當電容器出現過電壓時,是通過避雷器卸流的。因此,這就要求氧化鋅避雷器必須在操作過電壓下有較低的殘壓并伴有大吸收能量。這就是以往只有使用火花間隙避雷器,并且是唯一的代價高昂的解決辦法。而金屬氧化物避雷器能量吸收力要比同規格的碳化硅避雷器高三到五倍。
    因為金屬氧化物避雷器有較低的殘壓,所以會比碳化硅避雷器釋放過電壓次數更多些。同時性能也不會變壞。事實上,碳化硅避雷器不能抵御長時間的操作過電壓對火花間隙的侵蝕。只要金屬氧化物避雷器不過載,那么它的性能是穩定的。調查表明:數千次過電壓后,金屬氧化物避雷器的特性沒有任何變化。
    金屬氧化物避雷器也能在交流電壓下短時過載,暫時工頻過電壓(TOV)產生的放電電流不會損壞避雷器,這就是金屬氧化物避雷器的短時過載能力。

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