趙云江+譚慧明

摘 要：文章主要介紹了開關(guān)柜中避雷器配置放電計(jì)數(shù)器的必要性和選型參數(shù)。同時(shí)，針對(duì)不同的結(jié)構(gòu)，介紹了避雷器與放電計(jì)數(shù)器的接線方式和接線長(zhǎng)度要求。

關(guān)鍵詞：避雷器；放電計(jì)數(shù)器；接線

中圖分類號(hào)：TM02 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）24-0108-02

1 概述

成套開關(guān)柜在運(yùn)行中容易受到過電壓的破壞。除了常見的雷電過電壓外，還有操作過電壓（開關(guān)分合閘、變壓器投運(yùn)、空壓機(jī)啟停等）和故障短時(shí)過電壓。為了更好的保護(hù)電力設(shè)備，都會(huì)在開關(guān)柜中安裝氧化鋅避雷器。一般安裝在進(jìn)線柜、電壓互感器柜、變壓器出線柜。

氧化鋅避雷器（MOV），因其優(yōu)異的非線性特性而被廣泛的應(yīng)用。從圖1[1]可以看出，范圍1是避雷器的正常工作區(qū)間，此時(shí)只有很小的泄露電流流過，避雷器呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，等效于開路；范圍2主要是暫時(shí)過電壓和操作過電壓區(qū)域，電阻逐漸呈現(xiàn)非線性；而范圍3是避雷器主要的動(dòng)作范圍，此時(shí)流過避雷器的雷電電流和操作電流大于1kA，避雷器呈現(xiàn)出低阻狀態(tài)。而且隨著過電壓的升高，其電阻越小，近似于短路狀態(tài)。過電壓消失后，避雷器又恢復(fù)到范圍1的狀態(tài)。

避雷器內(nèi)部的氧化鋅電阻閥片有良好的恢復(fù)特性，可以承受多次的過電壓。但是如果頻繁的承受過電壓，閥片會(huì)逐漸劣化，甚至被擊穿。因此，要關(guān)注避雷器的雷擊放電次數(shù)——通過放電計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)。

2 避雷器放電計(jì)數(shù)器的選型

避雷器放電計(jì)數(shù)器最常見的是JS-8型，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便，功能單一。為了可靠的計(jì)數(shù)，必須保證放電計(jì)數(shù)器的靈敏性。通過實(shí)驗(yàn)，可以知道避雷器放電計(jì)數(shù)器的靈敏性和電流幅值有關(guān)，存在明顯的保證可靠性動(dòng)作的電流上、下限，當(dāng)沖擊電流幅值超出限值時(shí)，避雷器放電計(jì)數(shù)器就不能準(zhǔn)確計(jì)數(shù)[2]。

放電計(jì)數(shù)器的上限電流必須與避雷器的標(biāo)稱放電電流一致，下限電流國標(biāo)規(guī)定一般為50A。另外，放電計(jì)數(shù)器還有一個(gè)重要的參數(shù)——2000μs方波電流通流量。目前市場(chǎng)上常用的有150A、200A、400A、600A四種，該參數(shù)主要體現(xiàn)計(jì)數(shù)器在遭受雷擊放電時(shí)，內(nèi)部電阻片的電流承受能力。就筆者對(duì)市場(chǎng)上的一些樣品的解剖來看，400A和600A只有極少數(shù)廠家能夠做到。很多情況下，由于設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)忽略了這個(gè)參數(shù)，導(dǎo)致廠家的實(shí)物也有所偏離。

3 避雷器放電計(jì)數(shù)器的使用

放電計(jì)數(shù)器原理是：避雷器放電電流經(jīng)放電計(jì)數(shù)器的電阻流入大地，同時(shí)對(duì)與該電阻并聯(lián)的電容進(jìn)行充電。充電電壓達(dá)到電磁繼電器動(dòng)作值時(shí)閉合，帶動(dòng)指針轉(zhuǎn)動(dòng)，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)一次。

放電計(jì)數(shù)器屬于純機(jī)械結(jié)構(gòu)，在運(yùn)輸過程中經(jīng)劇烈振動(dòng)時(shí)會(huì)使計(jì)數(shù)器的數(shù)值發(fā)生變化。因此，為了更準(zhǔn)確的記錄放電計(jì)數(shù)器的次數(shù)，需要在現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)送電運(yùn)行前進(jìn)行歸零設(shè)置。平時(shí)的巡檢過程中要能夠記錄放電計(jì)數(shù)器的次數(shù)，當(dāng)三相之間的次數(shù)差異超過4次時(shí)需要對(duì)避雷器進(jìn)行測(cè)試，以便確認(rèn)避雷器是否完好。

為了確認(rèn)計(jì)數(shù)器的靈敏度，在配電房或者電站的定期巡檢維護(hù)時(shí)，可以通過絕緣搖表對(duì)計(jì)數(shù)器里面的電容充放電來檢測(cè)。

雖然避雷器配置放電計(jì)數(shù)器是很必要的，但是在實(shí)際工程項(xiàng)目和產(chǎn)品設(shè)計(jì)中卻發(fā)現(xiàn)，很多人對(duì)于避雷器和放電計(jì)數(shù)器的配合設(shè)計(jì)存在誤區(qū)。

4 避雷器與放電計(jì)數(shù)器的接線方式

我們都知道避雷器一端與母線連接，另外一端需要接地。所以通常情況下，一般將三相避雷器的接地端同時(shí)接在一截銅排上，然后將該銅排與開關(guān)柜的接地排連接。這種做法是正確的。

但是，當(dāng)避雷器安裝JS-8型的放電計(jì)數(shù)器時(shí)，很多設(shè)計(jì)在不改變上述做法的情況下，直接將放電計(jì)數(shù)器的一個(gè)接線柱與避雷器接地端連接。計(jì)數(shù)器一般有2個(gè)接線柱：一個(gè)接避雷器接地端，另一個(gè)為接地端。這種做法很顯然沒有了解計(jì)數(shù)器的工作原理！計(jì)數(shù)器是通過避雷器的放電電流而動(dòng)作的必須和避雷器串聯(lián)。即，避雷器的接地端要首先接放電計(jì)數(shù)器，然后放電計(jì)數(shù)器再接地。

正確的接線方式如圖2所示。由于避雷器的接地點(diǎn)和金屬底座為一體結(jié)構(gòu)，安裝時(shí)必然會(huì)與開關(guān)柜的殼體接觸，這也相當(dāng)于接地。所以，必須將避雷器安裝在環(huán)氧板上。然后將三相避雷器的接地端子分別與三只計(jì)數(shù)器的接線柱連接，再將計(jì)數(shù)器的接地端子分別接到接地銅排上。錯(cuò)誤的接線方式相當(dāng)于將放電計(jì)數(shù)器的兩端短路，導(dǎo)致計(jì)數(shù)器無電流流過，計(jì)數(shù)器無法工作。

有的避雷器將金屬底座與本體接地點(diǎn)分開設(shè)計(jì)，或者避雷器本體通過絕緣螺柱與底座固定，此時(shí)的避雷器可以直接安裝在開關(guān)的金屬橫梁上，無需額外增加環(huán)氧底座。但是這樣的避雷器通常有兩個(gè)接地螺栓：一個(gè)是與本體內(nèi)部閥片連接的、另一個(gè)是底座的接地。在設(shè)計(jì)和安裝時(shí)需要區(qū)分。

圖3中，左圖在普通避雷器固定底座下單獨(dú)增加了一個(gè)安裝底座，兩個(gè)底座之間通過絕緣尼龍螺栓連接。放電計(jì)數(shù)器可以直接接在原底座的接地孔，不能被底座上的接地標(biāo)識(shí)給誤導(dǎo)；右圖是避雷器本體內(nèi)部處理，單獨(dú)引出避雷器的接地點(diǎn)，而金屬底座與內(nèi)部的閥片等結(jié)構(gòu)無電氣連接。所以，這種結(jié)構(gòu)比較方便。

5 接線要求

由于國標(biāo)GB 11032-2010《交流無間隙金屬氧化物避雷器》里并沒有詳細(xì)規(guī)定避雷器接地線的規(guī)格，所以根據(jù)避雷器放電時(shí)的能量計(jì)算[3]可確定：避雷器的接線設(shè)計(jì)選型主要與截面積有關(guān)，而與長(zhǎng)度無關(guān)：

S=3950（ρ20（1+K（θr-20））/（CPγ（θr-40）））0.5

從這個(gè)角度的計(jì)算來說，上面的結(jié)論沒有問題。但是，忽略了避雷器接線的電阻和電感壓降對(duì)殘壓的影響。尤其是快波前過電壓對(duì)此特別敏感。由于放電計(jì)數(shù)器的接入，導(dǎo)致避雷器的等效接線（避雷器上端與母線的距離+避雷器高度+放電計(jì)數(shù)器的線長(zhǎng)+系統(tǒng)接地長(zhǎng)度）增長(zhǎng)。尤其是35kV的開關(guān)柜，避雷器本體一般高度在800mm左右。而有的設(shè)計(jì)，為了計(jì)數(shù)器讀數(shù)的方便，將其設(shè)計(jì)在儀表室，這就更增加了接線距離。

假定計(jì)數(shù)器裝在儀表室，整個(gè)接線長(zhǎng)度為4m；采用25mm2的銅導(dǎo)線，電感L=1μH/m；在4/10μs大電流沖擊通流量為65kA。35kV電站型的氧化鋅避雷器在4/10μs殘壓為154kV（參考福建閩清的產(chǎn)品說明書）。計(jì)算：

Ure=Ldi/dt=4*1*（65*0.9/4）kV=58.5kV

電感壓降，如果疊加在避雷器的殘壓上，則會(huì)產(chǎn)生212.5kV的殘壓。而在35kV的電壓等級(jí)下，開關(guān)設(shè)備的額定雷電沖擊耐受電壓峰值為185kV。避雷器和接線的電感綜合作用，其殘壓超過了被保護(hù)設(shè)備的耐壓水平。所以，避雷器的接線應(yīng)該盡量短，計(jì)數(shù)器靠近避雷器安裝。

6 結(jié)束語

為了更好的保護(hù)設(shè)備避免雷擊，提高電力系統(tǒng)的安全性，需要定期關(guān)注避雷器的雷擊放電情況。（1）避雷器推薦安裝放電計(jì)數(shù)器，并經(jīng)常巡檢放電次數(shù)。（2）避雷器在設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)不同的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)選擇正確的放電計(jì)數(shù)器接線方式。（3）避雷器和放電計(jì)數(shù)器宜安裝在開關(guān)柜底部，盡量縮短接線長(zhǎng)度。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB/T 28547-2012.交流金屬氧化物避雷器選擇和使用導(dǎo)則[S].

[2]崔龍躍，郭潔，余涌.避雷器放電計(jì)數(shù)器的動(dòng)作靈敏性研究[J].電瓷避雷器，2011（6）：65-68.

[3]黃樂精.避雷器接地線材質(zhì)和截面的選擇[A].輸變電年會(huì)2011論文集[C].2011：347-348.endprint