有关配电型避雷器用电阻片雷电冲击电流耐受能力的探讨

考虑到配电型避雷器的实际安装位置和运行情况,避雷器国际标准IEC 60099-4:2014中不再采用2 ms方波冲击电流耐受试验对配电型避雷器进行考核,而是在重复电荷转移能量耐受试验中以8/20μs雷电冲击电流波形对配电型避雷器用电阻片进行考核。简化了8/20μs雷电冲击电流峰值与其电荷量之间转换的数学推导过程。在此基础上,挑选了配电型避雷器常用的三种规格氧化锌电阻片进行了试验,研究了这三种规格的氧化锌电阻片连续雷电冲击电流试验和重复电荷转移能量试验的情况,可为即将修订的国家标准GB 11032-2010中相关内容提供参考。     

我国10kV配电类避雷器关键性能分析

10 kV配网类避雷器在我国配网过电压保护中起重要作用,长期以来基于GB/T 11032-2010(IEC 60099-4:2009 MOD)标准的要求,我国10 kV无间隙金属氧化物避雷器产品质量有了稳定的提高.近年来,随着国网、南网对重负载配电避雷器的成功研制和推广应用,以及IEC 60099-4:2014、新修订...     

从IEC、IEEE、GB等标准看配电类金属氧化物避雷器的技术发展

结合IEC60099-4、IEEE Std C62. 11和GB/T 11032等标准历年版本相关内容的修订情况,对配电类金属氧化物避雷器(metal-oxide surge arresters,以下简称MOA)的技术发展进行了综述。从相关标准中关于配电类MOA的电气负荷联合作用试验(动作负载试验)程序的角度从发,梳理了相关技术要求和试验方法的变化历程,并结合配电类MOA的实际运行工况,对3类标准进行分析比较。IEC、IEEE标准对MOA的各种电气负荷联合作用的试验处理的方法和总体思路基本一致,但在试验程序和技术细节上有差异。当前IEC、IEEE有效版本都是采用8/20雷电冲击电流波形对配电类MOA注入能量或电荷量,符合配电类MOA的实际工作状况。GB/T 11032正在修订,希望能够有更多我国在配电类MOA中的科研成果和运行经验写入其中,推动配网MOA的技术发展。     

氧化锌压敏电阻片重复电荷转移实验对工频电压的影响

IEC 60099-4:2014避雷器国际标准以重复电荷转移能力试验替代长持续时间电流冲击耐受试验,特对不同厂家、不同配方的电阻片进行测试。实验表明:RL配方的电阻片重复电荷转移前后工频电压变化超出标准规定5%的限值,通过8/20μs雷电正反各筛选一次,然后再进行重复电荷转移实验或重复电荷转移实验过程中正反向交叉测试,可使RL配方电阻片重复电荷转移测试前后工频电压变化率5%,在标准范围内。     

有关避雷器重复电荷转移能力试验额定电荷量的研究

IEC 60099-4:2014避雷器国际标准以重复电荷转移能力试验替代长持续时间电流冲击耐受试验,并以样品是否能耐受规定的电荷量作为重复电荷转移能力试验评判的依据,对2ms方波冲击电流值与电荷量之间的转换方式进行分析,给出了线路放电等级与相应电荷量的一种转换方法。在此基础上,结合典型方波电流值以及线路放电等级,比较了重复电荷转移能力试验与2 ms方波冲击电流试验、线路放电试验的等价性,为即将修订的GB 11032-2010相关内容提供参考。     

不同波形下冲击电流发生器的搭建

避雷器残压试验中,国标规定的雷电冲击标准波形为8/20μs及陡波冲击1/10μs,然而在实际过电压保护中,避雷器遭受的雷电冲击电流差异性很大,完全不同于标准规定的冲击电流波形,此时的残压特性将会与标称放电电流时有很大不同,通过理论分析和合理试验搭建了输出波形为15/40μs、8/20μs,4/10μs,1/4μs、幅值范围为1～20 k A冲击电流发生器,并给出了回路的基本设计参数及波形调节原则,即先确定C并将L、R调至最小,后依据波形调节L及R。结果表明:电感或电容的减小均会使波头时间变短;电阻的增大会使波头时间变短,波尾变长。搭建的冲击电流发生器均能产生满足国标要求的冲击电流波形,为研究避雷器不同的残压特性打下了基础。     

依据IEC60099-4标准的避雷器型式试验若干问题的探讨

随着我国避雷器制造商生产水平和市场竞争力的不断增强,避雷器产品国际市场占有率不断提高,依照IEC 60099-4:2014进行型式试验的需求不断攀升.由于新国标GB/T 11032-2020的修改采用了IEC 60099-4:2014,GB/T 11032-2020相对于GB/T 11032-2010有了相当大的变化,...     

金属氧化物避雷器用脱离器的关键技术研究及标准制定的建议

脱离器可以将故障避雷器隔离出运行系统,并给出明显、永久的脱离标示,是金属氧化物避雷器的主要附件之一。IEC60099-4、GB11032等避雷器标准规定了脱离器的技术要求和试验方法。但是,在实际运行中脱离器出现不少质量问题,严重影响到电网的安全。我们在脱离器工作原理的基础上,对其关键技术进行了较深入的研究,建议尽快制定金属氧化物避雷器用脱离器的行业标准。     

架空配电线路雷电过电压特性与MOA试验技术的研究进展

笔者主要介绍了:1)国内、外关于雷暴云闪电的物理过程,特别是下行负地闪放电过程方面的研究进展;2)对架空配电线路雷电过电压数值计算和真型试验研究等进行了分析和总结;3)结合我国近些年配电型避雷器的故障情况,重点介绍了国际上关于重雷区特别是多重雷击下MOA动作负载试验的研究进展,比较分析了GB11032与IE60099-4、IEEEStd66.22关于重负载配电MOA试验技术的差异。主要结论为:1)地闪雷电,特别是下行负地闪雷电放电主要表现为短时间的回击和长时间的连续电流的叠加,同时也包括回击之间的长时间低幅值的连续电流;2)目前建立输电线路雷电过电压数值计算模型的本质都是从麦克斯韦方程推算而来的,不同点在于采用了雷电电磁脉冲产生的电磁场的不同分量;3)雷电直击架空导线或击到架空导线附近造成导线产生感应过电压,流过避雷器的冲击电流为多重电流脉冲并且脉冲之间存在幅值较低的持续电流;4)金属氧化物电阻片在多重电流脉冲下的破坏形式主要是侧面闪络。现有版本的各类技术标准、规范,仍然没有建立与IEC62305-1:2010的附录A给出了的可能组合方式雷电波形感应到架空线路上的感应过电压,对避雷器造成的电流冲击负载的试验要求和程序;5)建议按照IEC62305-1:2010的附录A给出了的可能组合方式雷电波形和参数,建立配电线路避雷器动作负载的试验方法。多重雷电电流冲击试验技术有待于进一步提高。     

非线性电阻负载时冲击电流的波形计算

本文利用电子计算机对非线性电阻负载下的冲击电流波形进行了计算。计算结果表明,新修订的GB311.2—84及JB487—74参照IEC标准将标准冲击电流波形改为8/20μs,16/40μs,4/10μs(其波尾波头之比t_t/t_■=2.5)是合适的。并从计算结果中得到一些关于设计和选择冲击电流发生器参数的原则及方法。     

不同雷电侵入方式下线路避雷器放电电流分析

国标中规定避雷器标称放电电流是用来划分避雷器等级的、具有波形的雷电冲击电流峰值,它关系到避雷器选择、试验考核及运行应力。然而实际运行中,避雷器(简称MOA)放电电流与8/20μs相去甚远。本文通过搭建500kV线路避雷器模型,对不同雷电侵入方式下线路MOA的放电电流进行了仿真计算,结果表明:雷击塔顶及绕击情况下MOA放电电流波头均比8/20μs短得多;相同雷电流幅值下,雷电流波头越长,MOA放电电流波头也越长且幅值越低;相同雷电流波形下,雷电流幅值越高,MOA放电电流幅值也越高且波头越长,且安装相数及雷电波波尾对MOA放电电流影响不大。本研究对避雷器的合理试验提供了一定的依据。     

10kV有机避雷器短路试验研究

对额定电压10 kV的设计B类有机避雷器进行了预击穿短路试验,验证了IEC60099-4Ed2.2:2009和GB11032-2010中的预击穿短路试验程序。试验表明:电压源法预击穿电压的范围为避雷器参考额定电压的1.08~1.13倍,击穿时间为2~8 min。并且,短路大电流试验时,试品电流波形延后其电压波形约1个周波,而标准中规定的预击穿试验与短路电流试验之间时间间隔及再击穿试验等对短路试验的结果影响不大。     

复合外套避雷器的KEMA试验及分析

在中国境内进行KEMA试验,尚属一种新的尝试,通过对四个品种的复合外套无间隙金属氧化物避雷器的型式试验,结合对IEC60099-4标准2001版的理解,对比、分析了1991版与国标GB11032-2000的一些差别。     

35kV金属氧化物避雷器雷电冲击老化性能的研究

研究了在连续雷电冲击电流(8/20μs)作用下,35 kV金属氧化物避雷器小电流特性与残压特性的变化规律,以及避雷器内部电阻片的老化特点及失效方式。35 kV避雷器受到连续雷电冲击时,存在一冲击阈值(850次),当冲击次数低于该阈值时避雷器小电流及残压特性几乎不变,当冲击次数大于该阈值时,避雷器小电流及残压特性发生明显劣化;雷电冲击造成避雷器的失效主要是由内部电阻片沿面闪络引起的,并在避雷器接地端首先发生沿面闪络现象;氧化锌电阻片受到雷电冲击后性能出现方向性差异。该研究为35 kV等级的避雷器运行的雷电冲击老化寿命评估和失效方式预防提供了实验依据。     

影响电站避雷器放电电流特性因素分析

避雷器的标称放电电流是用来划分避雷器等级、具有8/20μs波形的雷电冲击电流峰值。它关系到避雷器的选择和运行应力。因此揭示影响电站避雷器放电电流特性的因素,对如何合理配置避雷器有重要影响。本文从不同雷电波波形、峰值、雷击点位置、侵入路径和避雷器配置等对流过避雷器的电流波形影响的角度出发,结合典型750kV系统接线方式进行仿真计算,研究分析了影响电站避雷器放电电流特性的因素:雷电侵入波波形;避雷器配置方式;雷击点位置;线路侧避雷器与电站侧避雷器安装间距;杆塔冲击接地电阻。     

避雷器雷电冲击劣化特性研究

金属氧化物避雷器是电力系统中的重要过电压保护设备,避雷器雷电冲击寿命直接受其内部氧化锌电阻片劣化特性的影响,本文通过大量试验,研究了电阻片在8/20μs、10 k A雷电流作用下残压、交流U1m A、直流U1m A、泄漏电流及功率损耗随雷电流冲击次数的变化规律,结果表明:每组试验内冲击次数越多,电阻片的劣化越缓慢;随着冲击次数的增加,特征参量均有变化,且存在明显的劣化转折点;在所有特征参量中,泄漏电流的变化最为明显,为工程运行中避雷器劣化特性的研究提供了参考依据。     

高压直流系统用复合外套避雷器的耐电痕化和蚀损试验方法的研究与相关标准修订的建议

按照GB/T 22389-2008、GB/T 25083-2010有关直流避雷器标准中相应条款的要求,建立了一套直流系统用复合外套避雷器耐电痕化和蚀损试验设备。选定了5个典型产品作为研究样品,进行了一系列耐电痕化和蚀损试验,并对试验程序和方法进行了深入分析和研究。在比较GB/T 22389-2008、GB/T 25083-2010、GB 11032-2010和IEC60099-9:2012(CD)试验项目异同的基础上,建议我国应采纳IEC标准的名称和试验方法,对GB/T 22389-2008、GB/T25083-2010中的耐电痕化和蚀损试验项目进行修订,以满足我国特高压直流建设发展中对避雷器试验和检验的技术需求。     

关于金属氧化物避雷器标准GB11032-2000的几点讨论

测试避雷器或电阻片的直流参考电压在承受大电流或方波冲击试验前后的变化率比测试其残压变化率更能判断该避雷器或电阻片受冲击后的电性能退化程度;建议修改GB11032-2000中的直流参考电压、残压要求;建议提高和完善对低压避雷器的特性要求。     

配网线路避雷器雷电放电电流和吸收能量特性分析

配网线路避雷器雷击放电电流特性是其动作负荷、残压、型号选择、试验考核和运行寿命评估的关键依据。在建立配电网输电线路防雷计算模型的基础上,用电磁暂态计算程序ATPEMTP对无避雷线的典型10 kV配电线路在不同雷击途径下流经线路避雷器的雷电放电电流和吸收的雷电放电能量进行了计算分析。研究了不同波形、幅值雷电流侵入时,不同杆塔冲击接地电阻下,线路避雷器的放电电流和吸收能量特性,分析了雷电流幅值、波形、冲击接地电阻对放电电流的幅值、波头时间、波尾时间和避雷器吸收能量的影响。研究结果表明:雷直击线路时,避雷器放电电流幅值和吸收能量均随冲击接地电阻阻值的增大而减小,而雷击塔顶时相反。     

10 kV配电避雷器整体大电流冲击耐受特性试验研究

配电避雷器是一种重要的过电压保护装置。4/10μs大电流冲击试验是用于检验避雷器在遭受直击雷时的可靠性,是确保避雷器安全可靠运行的重要考核指标。本文试验选取了5个厂家的避雷器进行整只4/10μs大电流冲击耐受试验,检测其在大电流冲击作用后是否失效,试验结果表明,10 kV整只避雷器4/10μs冲击大电流冲击耐受能力较差,所有厂家的试品都不满足国标GB/T 11032-2010的相关规定和要求,其中两个厂家避雷器在试验过程中发生爆裂,其余3个厂家避雷器在试验后,其U_(1mA)大幅降低,对应0.75倍U_(1mA)下的泄漏电流急剧增大。整只避雷器开展的大电流冲击耐受特性试验更能检验现场运行的避雷器的实际性能,应该加强对整只避雷器在投入运行前的大电流冲击耐受检测。