避雷器的种类及其应用111

第一篇：避雷器的种类及其应用111

西南科技大学

高电压技术结课论文

课程名称： 避雷器的种类及其应用

姓 名： 徐 瑞

学 号: 20105200 班 级： 电气1002班

指导教师： 姜官武 起止日期：2013年12月1日-2013年12月15日

避雷器的种类及其应用

摘要：避雷器应用在我们生活中的各个方面，它的作用也不容忽视，避雷器是用于保护电气设备免受高瞬态过电压危害并限制续流时间也常限制续流赋值的一种电器，它有效的保护了各种电气设备不被损坏。本文将从避雷器的概念、原理、作用、种类、特点以及应用前景等方面进行论述以期全面的分析避雷器，为今后的应用奠定基础。

关键词：避雷器；种类；应用

Type lightning arrester and

its application

Abstract： Lightning arrester application in all aspects of our lives,its role can not

be ignored.Surge arresters are used to protect electrical equipment from an electrical

transient overvoltage and limit the continued flow often limit the continued flow assignment.It effectively protect the various electrical equipment is not damaged.This paper from the concept, principle, function of arrester, types,characteristics and application prospects are discussed in order to analysis of lightning arrester and comprehensive,lay the foundation for future application.keywords：Lightning arrester;species;application

随着电力系统的发展，对输电线路供电可靠性要求越来越高，由于雷击输电线路引起的事故日益增多，尤其是在多雷、土壤电阻率高、地形复杂的地区，雷击输电线路引起的事故更高。这不仅影响设备的正常工作，也极大地影响了人们的正常生活，给社会带来巨大的经济损失，而避雷器的出现为这一切画上了句号，避雷器可以有效地保护电力系统中各种电器设备免受雷电过电压、操作过电压、工频暂态过电压冲击而损坏。

一、避雷器概述

（一）避雷器的概念

避雷器是用于保护电气设备免受高瞬态过电压危害并限制续流时间也常限制续流赋值的一种电器。本术语包含运行安装时对于该电器正常功能所必须的任何外部间隙，而不论其是否作为整体的一个部件。避雷器通常连接在电网导线与地线之间，然而有时也连接在电器绕组旁或导线之间。避雷器有时也称为过电压保护器，过电压限制器。

（二）避雷器的工作原理

避雷器是连接在导线和地之间的一种防止雷击的设备，通常与被保护设备并联。避雷器可以有效的保护电力设备，一旦出现不正常电压，避雷器产生作用，起到保护作用。当被保护设备在正常工作电压下运行时，避雷器不会产生作用，对地面来说视为断路。一旦出现高电压，且危及被保护设备绝缘时，避雷器立即动作，将高电压冲击电流导向大地，从 而限制电压幅值，保护电气设备绝缘。当过电压消失后，避雷器迅速恢复原状，使系统能够正常供电。避雷器的主要作用是通过并联放电间隙或非线性电阻的作用，对入侵流动波进行削幅，降低被保护设备所受过电压值，从而达到保护电力设备的作用。避雷器不仅可用来防护大气高电压，也可用来防护操作高电压。如果出现雷雨天气，电闪雷鸣就会出现高电压，电力设备就有可能有危险，此时避雷器就会起作用，保护电力设备免受损害。避雷器的最大作用也是最重要的作用就是限制过电压以保护电气设备。避雷器是使雷电流流入大地，使电气设备不产生高压的一种装置，主要类型有管型避雷器、阀型避雷器和氧化锌避雷器等。每种类型避雷器的主要工作原理是不同的，但是他们的工作 实质是相同的，都是为了保护设备不受损害。

（三）避雷器的作用

避雷器的作用是用来保护电力系统中各种电器设备免受雷电过电压、操作过电压、工频暂态过电压冲击而损坏的一个电器。避雷器的类型主要有保护间隙、阀型避雷器和氧化锌避雷器。保护间隙主要用于限制大气过电压，一般用于配电系统、线路和变电所进线段保护。阀型避雷器与氧化锌避雷器用于变电所和发电厂的保护，在500KV及以下系统主要用于限制大气过电压，在超高压系统中还将用来限制内过电压或作内过电压的后备保护。

二、避雷器的种类及其特点

目前使用的避雷器主要有四种类型，即保护间隙、管型避雷器、阀型避雷器和氧化锌避雷器。保护间隙和管型避雷器主要用于配电系统、线路和发电厂、变电所进线段的保护，以限制入侵的大气过电压；阀型避雷器和氧化锌避雷器用于变电所、发电厂及变压器的保护，在220kV及以下系统中主要用于限制大气过电压，在超高压系统中还用来限制内过电压或作内过电压后备保护。阀型避雷器和氧化锌避雷器的保护性能对变电器或其他电器设备的绝缘水平的确定存在着直接影响。

(一)保护间隙避雷器及其特点

所谓保护间隙，是由两个金属电极构成的一种简单的防雷保护装置。其中一个电极固定在绝缘子上，与带电导线相接，另一个电极通过辅助间隙与接地装置相接，两个电极之间保持规定的间隙距离。保护间隙构造简单，维护方便，但其自行灭弧能力较差。其间隙的结构有棒型、球型和角型三种。棒型间隙的伏秒特性较陡，不易与设备的绝缘特性配合；球型间隙虽然伏秒特性最平坦，保护性能也很好，但它与棒型间隙一样，都存在着间隙端头易烧伤的缺点，烧伤后间隙距离增大，不能保证动作的准确性；角型间隙放电时，电弧会沿羊角迅速向上移动而被拉长，因而容易自行灭弧，间隙不会严重烧伤，所以，近年来角型间隙被广泛用于配电线路和配电设备的防雷保护。由于保护间隙的间隙距离较小(8～25mm)，易为昆虫、鸟类或其他外物偶然碰触而引起短路，因此常在接地引下线上串接一个小角型辅助间隙。在正常情况下，保护间隙对地是绝缘的，并且绝缘强度低于所保护线路的绝缘水平，因此，当线路遭到雷击时，保护间隙首先因过 电压而被击穿，将大量雷电流泄入大地，使过电压大幅度下降，从而起到保护线路和电气设备的作用。防雷保护间隙的结构应满足以下要求：间隙距离应符合要求，并稳定不变；间隙放电时，应能够防止电弧跳到其他设备上；能防止间隙的支持绝缘子损坏；间隙正常动作时，能防止电极烧坏；电极应镀锌或采取其他防锈蚀的措施；主、辅间隙之间的距离应尽量小，最好三相共用一个辅助间隙。在电力、冶金、石化、建筑、环保等领域中，由于系统故障，往往会产生变压器中性点电压升高造成对变压器的损害。将ENR-JXB保护间隙接在110KV、220KV、330KV、500KV电力变压器中性点，可以实现变压器中性点接地运行和不接地运行两种不同的方式，已达到对变压器的保护。

（二）管型避雷器及其特点

由于保护间隙弧能力较差，目前使用不多。为了提高熄弧能力，产生了管型避雷器，它实质上是一种具有较高熄弧能力的保护间隙。管型避雷器有两个相互串联的间隙，一个在大气中称为外间隙S2，另一个间隙S1装在产气管内，称为内间隙或灭弧间隙。管型避雷的熄弧能力与工频续流的大小有关，续流太大产气过多，管内气压太高，会使管子炸裂；续流太小产气太少，管内气压太低则不足以熄灭电弧。管型避雷器采用了强制熄弧的装置，因此比保护间隙熄弧能力强。但由于管型避雷器具有外间隙，受环境的影响大，故与保护间隙一样，仍具有伏秒特性曲线较陡、放电分散性大的缺点，不易与被保护设备实现合理的绝缘配合；同时动作后也会产生截波，不利于变压器等有线圈设备的绝缘。因此，管型避雷器目前只用于输电线路个别地段的保护，如大跨距和交叉档距处，或变电所的进线段保护。

（三）阀型避雷器及其特点

阀型避雷器是由空气间隙和一个非线性电阻串联并装在密封的瓷瓶中构成的。在正常电压下，非线性电阻阻值很大，而在过电压时，其阻值又很小，避雷器正是利用非线性电阻这一特性而防雷的：在雷电波侵入时，由于电压很高（即发生过电压），间隙被击穿，而非线性电阻阻值很小，雷电流便迅速进入大地，从而防止雷电波的侵入。当过电压消失之后，非线性电阻阻值很大，间隙又恢复为断路状态。随时准备阻止雷电波的入侵。阀型避雷器是由火花间隙和非线性电阻这两种基本元件组成的。间隙与非线性电阻相串联。我国目前生产的阀型避雷 6 器主要分为普通阀型避雷器和磁吹阀型避雷器两大类。普通阀型避雷器有FS和FZ两种系列；磁吹阀型避雷器有FCD和FCZ两种系列。

（四）氧化锌避雷器及其特点

氧化锌避雷器是七十年代发展起来的一种新型避雷器，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。然而压敏电阻被击后，是可以恢复绝缘状态的；当高于压敏电压的电压撤销后，它又恢复了高阻状态。因此，如在电力线上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，可以将电源线上的电压控制在安全范围内，从而保护了电气设备的安全。氧化锌避雷器七大特性：（1）通流能力：这主要体现在避雷器具有吸收各种雷电过电压、工频暂态过电压、操作过电压的能力。（2）保护特性：氧化锌避雷器是用来保护电力系统中各种电器设备免受过电压损坏的电器产品，具有良好保护性能。因为氧化锌阀片的非线性伏安特性十分优良，使得在正常工作电压下仅有几百微安的电流通过，便于设计成无间隙结构，使其具备保护性能好、重量轻、尺寸小的特征。当过电压侵入时，流过阀片的电流迅速增大，同时限制了过电压的幅值，释放了过电压的能量，此后氧化锌阀片又恢复高阻状态，使电力系统正常工作。（3）密封性能:避雷器元件采用老化性能好、气密性好的优质复合外套，采用控制密封圈压缩量和增涂密封胶等措施，陶瓷外套作为密封材料，确保密封可靠，使避雷器的性能稳定。(4)机械性能:主要考虑以下三方面因素：承受的地震力；作用于避雷器上的最大风压力；避雷器的顶端承受导线的最大允许拉力。(5)解污秽性能:无间隙氧化锌避雷器具有较高的耐污秽性能。国家标准规定的爬电比距等级为：II级 中等污秽地区：爬电比距20mm/kvIII级 重污秽地区：爬电比距25mm/kv,IV级 特重污秽地区：爬电比距31mm/kv。(6)高运行可靠性：长期运行的可靠性取决于产品的质量，及对产品的选型是否合理。影响它的产品质量主要有以下三方面：避雷器整体结构的合理性；氧化锌阀片的伏安特性及耐老化特性；避雷器的密封性能。（7）工频耐受能力：由于电力系统中如单相接地、长线电容效应以及甩负荷等各种原因，会引起工频电压的升高或产生幅值较高的暂态过电压，避雷器具 7 有在一定时间内承受一定工频电压升高能力。

三、避雷器的应用

（一）应安装在靠近配电变压器侧

金属氧化物避雷器(MOA）在正常工作时与配变并联，上端接线路，下端接地。当线路出现过电压时，此时的配变将承受过电压通过避雷器、引线和接地装置时产生的三部分压降，称作残压。在这三部分过电压中，避雷器上的残压与其自身性能有关，其残压值是一定的。接地装置上的残压可以通过使接地引下线接至配变外壳，然后再和接地装置相连的方式加以消除。对与如何减小引线上的残压就成为保护配变的关键所在。引线的阻抗与通过的电流频率有关，频率越高，导线的电感越强，阻抗越大。从U=IR可知，要减小引线上的残压，就得缩小引线阻抗，而减小引线阻抗的可行方法是缩短MOA距配变的距离，以减小引线阻抗，降低引线压降，所以避雷器应安装在距离配电变压器近点更合适。

（二）配变低压侧也应安装

如果配变低压侧没有安装MOA，当高压侧避雷器向大地泄放雷电流时，在接地装置上就产生压降，该压降通过配变外壳同时作用在低压侧绕组的中性点处。因此低压侧绕组中流过的雷电流将使高压侧绕组按变比感应出很高的电势（可达1000 kV），该电势将与高压侧绕组的雷电压叠加，造成高压侧绕组中性点电位升高，击穿中性点附近的绝缘。如果低压侧安装了MOA，当高压侧MOA放电使接地装置的电位升高到一定值时，低压侧MOA开始放电，使低压侧绕组出线端与其中性点及外壳的电位差减小，这样就能消除或减小“反变换”电势的影响。

（三）MOA接地线应接至配变外壳

MOA的接地线应直接与配电变压器外壳连接，然后外壳再与大地连接。那种将避雷器的接地线直接与大地连接，然后再从接地桩子上另引一根接地线至变压器外壳的作法是错误的。另外，避雷器的接地线要尽可能缩短，以降低残压。

（四）严格按照规程要求定期检修试验

定期对MOA进行绝缘电阻测量和泄露电流测试，一旦发现MOA绝缘电阻明显降低或被击穿，应立即更换以保证配变安全健康运行。

四、结论

避雷器作为过电压保护器件，对全国电力系统安全的运行，起着重要的保护作用，因而其性能的完善也是一个不容忽视的问题。通过对保护间隙、管型避雷器、阀型避雷器、氧化锌避雷器的对比分析，寻找一套比较适合保护电气设备的避雷器，不仅能过提高供电系统运行的安全可靠性、经济性，而且避雷器的使用能够使电力系统的安全运行再上新的台阶，具有极其广泛的应用前景。参考文献: [1] 张诚.氧化锌避雷器试验方法的研究[M].北京：国防工业出版社,2006 [2] 吴广宁.高电压技术[M].北京：机械工业出版社,2007.5 [3] 曹文.氧化锌避雷器试验方法的研究[M].北京：机械工业出版社，2011 [4] 李庆玲;氧化锌避雷器运行状况研究[D];兰州理工大学;2008年

[5] 车文俊;线路避雷器串联间隙距离的设计与试验[J];电瓷避雷器;2002年01期 [6] 和宏亮;高压输电线路的综合防雷研究[D];西安建筑科技大学;2010年

第二篇：避雷器的分类及应用

再生资源网 http://www.bianbao.net/ 本文摘自再生资源回收-变宝网（www.bianbao.net）

避雷器的分类及应用

避雷器：用于保护电气设备免受雷击时高瞬态过电压危害，并限制续流时间，也常限制续流幅值的一种电器。避雷器有时也称为过电压保护器，过电压限制器。

一、避雷器的原理

本避雷器在正常系统工作电压下，呈现高电阻状态，仅有微安级电流通过。在过电压大电流作用下它便呈现低电阻，从而限制了避雷器两端的残压。

二、避雷器的分类

1、氧化锌避雷器

氧化锌避雷器是一种保护性能优越、质量轻、耐污秽、性能稳定的避雷设备。它主要利用氧化锌良好的非线性伏安特性，使在正常工作电压时流过避雷器的电流极小（微安或毫安级）；当过电压作用时，电阻急剧下降，泄放过电压的能量，达到保护的效果。这种避雷器和传统避雷器的差异是它没有放电间隙，利用氧化锌的非线性特性起到泄流和开断的作用。

2、管型避雷器

管型避雷器实际是一种具有较高熄弧能力的保护间隙，它由两个串联间隙组成，一个间隙在大气中，称为外间隙，它的任务就是隔离工作电压，避免产气管被流经管子的工频泄露电流所烧坏；另一个装设在气管内，称为内间隙或者灭弧间隙，管型避雷器的灭弧能力与工频续流的大小有关。这是一种保护间隙型避雷器，大多用在供电线路上作避雷保护。

再生资源网 http://www.bianbao.net/

3、阀型避雷器

阀型避雷器由火花间隙及阀片电阻组成，阀片电阻的制作材料是特种碳化硅。利用碳化硅制作的发片电阻可以有效地防止雷电和高电压，对设备进行保护。当有雷电高电压时，火花间隙被击穿，阀片电阻的电阻值下降，将雷电流引入大地，这就保护了线缆或电气设备免受雷电流的危害。在正常的情况下，火花间隙是不会被击穿的，阀片电阻的电阻值较高，不会影响通信线路的正常通信。

三、避雷器的应用

交流无间隙金属氧化物避雷器用于保护交流输变电设备的绝缘，免受雷电过电压和操作过电压损害。适用于变压器、输电线路、配电屏、开关柜、电力计量箱、真空开关、并联补偿电容器、旋转电机及半导体器件等过电压保护。【变宝网-再生资源行业最具影响力的电子商务平台】

本文摘自变宝网-废金属_废塑料_废纸_废品回收_再生资源B2B交易平台网站；

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第三篇：电池种类及应用

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电池种类及应用

1.化学电池

化学电池，是指通过电化学反应，把正极、负极活性物质的化学能，转化为电能的一类装置。经过长期的研究、发展，化学电池迎来了品种繁多，应用广泛的局面。大到一座建筑方能容纳得下的巨大装置，小到以毫米计的品种。无时无刻不在为我们的美好生活服务。现代电子技术的发展，对化学电池提出了很高的要求。每一次化学电池技术的突破，都带来了电子设备革命性的发展。现代社会的人们，每天的日常生活中，越来越离不开化学电池了。现在世界上很多电化学科学家，把兴趣集中在做为电动汽车动力的化学电池领域。

2.干电池和液体电池

干电池和液体电池的区分仅限于早期电池发展的那段时期。最早的电池由装满电解液的玻璃容器和两个电极组成。后来推出了以糊状电解液为基础的电池，也称做干电池。

现在仍然有“液体”电池。一般是体积非常庞大的品种。如那些做为不间断电源的大型固定型铅酸蓄电池或与太阳能电池配套使用的铅酸蓄电池。对于移动设备，有些使用的是全密封，免维护的铅酸蓄电

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池，这类电池已经成功使用了许多年，其中的电解液硫酸是由硅凝胶固定或被玻璃纤维隔板吸付的。

3.一次性电池和可充电电池

一次性电池俗称“用完即弃”电池，因为它们的电量耗尽后，无法再充电使用，只能丢弃。常见的一次性电池包括碱锰电池、锌锰电池、锂电池、银锌电池、锌空电池、锌汞电池和镁锰电池。

可充电电池按制作材料和工艺上的不同,常见的有铅酸电池、镍镉电池、镍铁电池、镍氢电池、锂离子电池。其优点是循环寿命长，它们可全充放电200多次，有些可充电电池的负荷力要比大部分一次性电池高。普通镍镉、镍氢电池使用中，特有的记忆效应，造成使用上的不便，常常引起提前失效。

4.燃料电池

燃料电池是一种将燃料的化学能透过电化学反应直接转化成电能的装置

5.染料敏化太阳能电池电池

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●电池的安全性测试项目有哪些？

内部短路测试

持续充电测试

过充电

大电流充电

强迫放电

坠落测试

从高处坠落测试

穿透实验

平面压碎实验

切割实验

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低气压内搁置测试

热虐实验

浸水实验

灼烧实验

高压实验

烘烤实验

电子炉实

一般分为：1、2、3、5、7号，其中5号和7号尤为常用，所谓的AA电池就是5号电池，而AAA电池就是7号电池！AA、AAA都是说明电池型号的。

例如:

AA就是我们通常所说的5号电池，一般尺寸为：直径14mm，高度49mm;

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AAA就是我们通常所说的7号电池，一般尺寸为：直径11mm，高度44mm。

以下是来自本站：镍氢电池论坛网友补充

另附电池知识若干:

说说常见的“AAAA,AAA,AA,A,SC,C,D,N,F”这些型号

AAAA型号少见，一次性的AAAA劲量碱性电池偶尔还能见到，一般是电脑笔里面用的。标准的AAAA(平头)电池高度41.5±0.5mm,直径8.1±0.2mm。

AAA型号电池就比较常见，一般的MP3用的都是AAA电池，标准的AAA(平头)电池高度43.6±0.5mm，直径10.1±0.2mm。

AA型号电池就更是人尽皆知，数码相机，电动玩具都少不了AA电池，标准的AA(平头)电池高度48.0±0.5mm，直径14.1±0.2mm。

只有一个A表示型号的电池不常见，这一系列通常作电池组里面的电池芯，我经常给别人换老摄像机的镍镉，镍氢电池，几乎都是4/5A，精心收集

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或者4/5SC的电池芯。标准的A(平头)电池高度49.0±0.5mm，直径16.8±0.2mm。

SC型号也不常见，一般是电池组里面的电池芯，多在电动工具和摄像机以及进口设备上能见到，标准的SC(平头)电池高度42.0±0.5mm,直径22.1±0.2mm。

C型号也就是二号电池，用途不少，标准的C(平头)电池高度49.5±0.5mm,直径25.3±0.2mm。

D型号就是一号电池，用途广泛，民用，军工，特异型直流电源都能找到D型电池，标准的D(平头)电池高度59.0±0.5mm,直径32.3±0.2mm。

N型号不常见，我还不知道啥东西里面用，标准的N(平头)电池高度28.5±0.5mm,直径11.7±0.2mm。

F型号电池，现在是电动助力车，动力电池的新一代产品，大有取代铅酸免维护蓄电池的趋势，一般都是作电池芯（个人见解：其实个太大，不好单独使用，呵呵）。标准的N(平头)电池高度89.0±0.5mm,直径32.3±0.2mm。

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大家注意到，（平头）字样，指的是电池正极是平的，没有突起，使用做电池组点焊使用的电池芯，一般同等型号尖头的（可以用作单体电池供电的），在高度上就多了0.5mm。以此类推，我不逐一解释。还有，电池很多的时候并不是规规矩矩的“AAA,AA,A,SC,C,D,N,F”这些主型号，前面还时常有分数“1/3，2/3，1/2，2/3，4/5，5/4，7/5”，这些分数表示的是池体相应的高度，例如“2/3AA”就是表示高是一般AA电池的2/3的充电电池；再如“4/5A”就是表示高是一般A电池的4/5的充电电池。

还有一种型号表示方法，是五位数字，例如，14500，17490，26500，前两位数字是指池体直径，后三位数字是指池体高，例如14500就是指AA电池，即大约14mm直径，50mm高

充电池的记忆效应

此效应对于早期使用镍镉电池最为明显，当每次充电时，在负极有氢氧化镉与电极作用，产生金属镉而沈积于负电极表面，放电时，负电极表面的金属镉反应形成氢氧化镉，这是溶解沈积的反应，当充放电不完全时，电极内的镉金属会慢慢地产生大结晶体而使以后的化学反应受到阻碍，导致电容量在实质的表现上减少此即所谓【记忆效应】产生的缘由。

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镍镉电池因具有强烈的记忆效应很容易因充放电不良，而造成可用容量降低，须约在使用十次后，做一次完全充放电，若已有记忆效应时，则可以连续做三次至五次完全充放电来释放记忆。

镍氢电池因记忆效应较弱，因此约在使用过约五十次时，做一次完全充放电即可。而锂电池因没有记忆效应，所以千万不要放电，否则只会破坏电池结构，损耗电池的使用寿命。

废电池

近两年，废电池对环境的影响成为国内媒体热门话题之一。有的报道称电池对环境污染很严重，一节电池可以污染数十万立方米的水。有的甚至说废电池随生活垃圾处理可以引起诸如日本水俣病之类的危害，这些报道在社会上引起了很大反响，有很多热爱环保的人士和团体开展或参加了回收废电池的活动。

然而，国家环保总局有关人士却认为，废电池不用集中回收，以前有关废电池危害环境的报道缺乏科学依据，在某种程度上对群众造成了误导。那么，废电池怎样处理才科学呢?本文拟就此问题作以简要介绍，以期帮助大家更科学地认识废电池处理问题，更好的保护我们的环境。

废电池里面到底有哪些污染物

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清华大学环境科学与工程系的博士生导师聂永丰教授，带领课题组专门对废电池的危害和处理做过研究。他介绍说，近年来关于废旧电池给环境带来危害的报道的确很多，但是遗憾的是，这些报道未向读者或观众说明支持其结论的科研内容，没有向读者介绍其分析推理过程，也没有列举因干电池造成污染的实际案例，只有“污染严重”的结论。

废电池中含有哪些有害物质，这些物质通过什么样的机理释放到环境中，会对环境造成多大程度的损害，国内外有无废干电池引起严重污染的案例，发达国家是怎样解决这个问题的?带着疑问，课题组作了全面深入的调查，得出的结论与一些新闻报道相去甚远，这些报道确有不切合实际和偏激之处。

聂教授介绍说，电池产品可分一次干电池(普通干电池)、二次干电池(可充电电池，主要用于移动电话、计算机)、铅酸蓄电池(主要用于汽车)三大类。用量最大、群众最关心，报道最多的是普通干电池。下面所说的电池均指普通干电池。

电池主要含铁、锌、锰等，此外还含有微量的汞，汞是有毒的。有报道笼统地说，电池含有汞、镉、铅、砷等物质，这是不准确的。事实上，群众日常使用的普通干电池生产过程中不需添加镉、铅、砷等物质。

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废电池中的汞没有对环境构成威胁

汞的挥发温度低，是一种毒性较大的重金属。很多地方的土壤中也含有微量的汞，在汞矿开采、提炼、含汞产品加工过程中，如密闭措施不够完备，释放到空气中的汞(蒸气)对操作人员的健康影响很大。

电池中虽然含有汞，但由于是添加剂，其含量很少。即便是高汞电池，含汞量一般也在电池重量的千分之一以内。我国电池行业全年的用汞量，大体上与一个汞法聚氯乙烯，或汞法炼金，或高汞铅锌矿采选的企业年排放废水中的含汞量相当。由于电池消费区域大，含汞废电池进入生活垃圾处理系统以后，对环境的影响比前述一个化工企业排放含汞废水所造成的影响要小得多，况且电池使用了不锈钢或碳钢做外包皮，有效地防止了汞的外漏。因而废电池分散丢弃在生活垃圾中，其危害微乎其微，在客观上不可能造成水俣病之类的危害。日本的水俣病是化工企业几十年向一条河流排放大量含汞废水，下游水系中汞逐渐累积造成的。

含汞电池正在被无汞电池代替

当然，含汞废电池毕竟对环境有负面影响(哪怕是轻微的)。因此，在1997年底，国家经贸委、中国轻工总会等9部门联合发出《关于限制电池汞含量的规定》，借鉴发达国家的经验，要求国内电池制造企

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业逐步降低电池汞含量，2002年国内销售的电池要达到低汞水平，2006年达到无汞水平。

从实际进展来看，国内电池制造业基本按照《规定》要求在逐步削减电池汞含量。据中国电池工业协会提供的数据，我国电池年产量为180亿只，出口约100亿只，国内年消费量约80亿只，基本已达到低汞标准(汞含量小于电池重量的0.025％)。其中约有20亿只达到无汞标准(汞含量低于电池重量的0.001％)。

聂教授最后强调，截至目前国内外均无废电池造成严重污染的报道或科研资料，有关废电池污染环境的说法的确缺乏科学根据，对群众造成了误导。

废电池集中回收处理不当会造成污染

如果按某些报道呼吁的那样，在我国建造一个专业的、能够批量处理废电池的工厂，是否可行呢?国家环保总局污控司固体处彭德富工程师介绍说，建设一个废电池回收处理厂，需要投资1000多万元人民币，而且还要每年至少回收4000多吨废旧电池，工厂才能运转起来。而实际上要回收这样大数量的废电池十分困难。以首都北京为例，在大力宣传和鼓励下，3年才回收了200多吨。在环保模范城杭州市，废电池的回收率也只有10%。据了解，目前瑞士和日本已建好的两家

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可加工利用废旧电池的工厂，现在也因吃不饱经常处于停产状态。这不得不让我们慎重考虑投资建回收厂的问题。

彭德富还介绍说，处理这些集中存放废电池的另一个办法是按照危险废弃物的处理方法集中填埋或存放，但是这样处理一吨需要三四千元的费用，又面临着费用无着落的问题。据了解，四川省有一家小企业打着“环保”的旗号，动用小学生在周六周日帮他们把收集的废电池用锤子敲开，回收其中有价值的电池外壳当废铁卖，而将残渣随意抛弃。废电池不会对环境构成威胁，很重要的一点是电池包了不锈钢或碳钢外包皮，有效地防止了汞的外漏。把废电池外面的不锈钢或碳钢外包皮砸开了，里面所含的汞极易渗出，结果电池中的有害物质污染了环境，损害了小学生的身体健康。这是绝对不能允许的，必须严格禁止。

废旧电池回收和分离技术

1、ups及大容量免维护铅酸蓄电池再生保护补充液

2、除化物铅酸蓄电池

3、处理含金属废料的方法

4、从废电池中去除和回收汞的方法

5、从废二次电池回收有价金属的方法

6、从废二次电池回收有价值物质的方法

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7、从废干电池中提取锌和二氧化锰的方法

8、从废干电池中提取锌和二氧化锰的方法 2

9、从废旧的锂离子电池回收制备纳米氧化钴的方法

10、从废旧锂电池中回收负极材料的方法

11、从废锂离子电池中回收金属的方法

12、从废锌锰干电池中提取二氧化锰及锌的方法

13、从废蓄电池获取富集物质的方法与设备

14、从垃圾中分离出电池、钮扣电池和金属的方法和设备

15、从用过的镍－金属氢化物蓄电池中回收金属的方法1

16、从用过的镍－金属氢化物蓄电池中回收金属的方法 2

17、电池破碎机及其电池破碎方法

18、二次电池的再利用方法

19、废电池处理装置

20、废电池的无害化生物预处理方法

21、废电池的综合利用

22、废干电池的回收利用方法

23、废干电池无害化回收工艺

24、废旧电池处理方法

25、废旧电池的无害化回收处理工艺

26、废旧电池回收处理机

27、废旧电池回收分解头

28、废旧电池回收用的真空蒸馏装置

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29、废旧电池铅回收的方法

30、废旧电池热解气化焚烧处理设备及其处理方法

31、废旧电池综合处理中锌和二氧化锰分离、提纯方法

32、废旧电池综合利用处理工艺

33、废旧干电池的碱性浸出

34、废旧干电池回收处理装置

35、废旧锂离子电池的回收处理方法

36、废旧锂离子二次电池正极材料的再生方法

37、废旧手机电池综合回收处理工艺

38、废旧蓄电池绿色提铅方法

39、废旧蓄电池铅清洁回收方法

40、废旧蓄电池铅清洁回收技术

41、废铅酸蓄电池生产再生铅、红丹和硝酸铅

42、废铅蓄电池回收铅技术

43、废铅蓄电池泥渣的还原转化方法

44、废铅蓄电池熔炼再生炉

45、废蓄电池含铅物料反射炉连续熔炼

46、废蓄电池含铅物料反射炉连续熔炼的方法

47、镉镍电池废渣废液的治理及利用

48、含汞废电池的综合回收利用方法

49、含汞废干电池的综合回收利用方法

50、化学电源电池的原料及循环再生利用技术

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51、还原蒸馏回收镉的方法及其装置

52、回收电池、特别是干电池的方法

53、回收密封型电池的部件的方法和设备

54、碱性电池用的锌粉

55、碱性电池用高比能无汞合金锌粉和其制备方法及其所用装置

56、碱性锌锰电池用无汞无隔锌粉及其生产方法

57、金属—空气电池的废料回收装置

58、浸出法回收干电池

59、净化处理废旧电池或含汞污泥的组合物及其处理方法

60、垃圾处理厂废电池及重金属分选机械手

61、垃圾废电池及重金属分选装置

62、锂电池工业废气处理中n－甲基吡咯烷酮的回收工艺

63、锂离子二次电池正极边角料及残片回收方法

64、锂离子二次电池正极残料的回收方法

65、利用废干电池制备锰锌铁氧体颗粒料和混合碳酸盐的方法

66、利用废旧锌锰干电池生产金属化合物的方法

67、镍镉废电池的综合回收利用方法

68、镍镉蓄电池用氧化镉粉末的制造方法

69、镍氢二次电池正负极残料的回收方法

70、铅酸蓄电池回生源及生产方法

71、铅酸蓄电池失效的再生技术

72、去除废铅蓄电池极板中硫酸根的方法

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73、失效镍氢二次电池负极合金粉的再生方法

74、水泥熟料煅烧处理废干电池技术方法

75、锌—二氧化锰原电池电解液快速处理工艺

76、蓄电池废极板再生多性剂及处理工艺

77、蓄电池脱硫剂再生方法

78、一种掺杂改性的锂二氧化锰电池用电解二氧化锰

79、一种从废蓄电池回收铅的方法

80、一种废电池资源化处理方法

81、一种废旧干电池的破碎装置

82、一种废蓄电池无污染反射炉熔炼方法

83、一种火法精练精铅的方法

84、一种蓄电池脱硫剂的再生方法

85、一种用于锂电池的改进的二氧化锰

86、以废旧电池为原料生产污水处理剂的方法

87、以废蓄电池渣泥生产活性铅粉的方法

88、用废旧碱性二氧化锰电池制备锰锌铁氧体的方法

89、用废旧锌锰电池制备锰锌铁氧体的方法

90、用离子筛从废旧锂离子电池中分离回收锂的方法

91、用于镍和镉回收的装置和方法

92、由废旧锌锰电池制备铁氧体的方法

93、在中性介质中用电解还原回收废蓄电池中的铅方法

94、自废锌锰干电池中回收硫酸锰、二氧化锰、石墨、复用石墨电极

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及其专用设备

碳性氯化锌电池，包括D、C、AA、AAA、N及9伏型号

氯化锌电池的化学成份正极：氧化银 负极：锌 电解液：氢氧化钾

碱性钮扣型电池

化学成份-正极：二氧化锰 负极：锌 电解液：氢氧化钾

专用电池

化学成份：锂离子或镍金属氢化物（NiMH）

充电电池

化学成份：镍金属氢化物（NIMH）

一次性锂电池

化学成份：锂，碱

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第四篇：避雷器教材

避雷器教材

1.1 概述

避雷器的作用是限制过电压以保护电气设备。避雷器的类型主要有保护间隙、阀型避雷器和氧化锌避雷器。保护间隙主要用于限制大气过电压，一般用于配电系统、线路和变电所进线段保护。阀型避雷器与氧化锌避雷器用于变电所和发电厂的保护，在220kV及以下系统主要用于限制大气过电压，在超高压系统中还将用来限制内过电压或作内过电压的后备保护。

1.2 分类及特点

1.2.1 保护间隙

保护间隙，一般由两个相距一定距离的、敞露于大气的电极构成，将它与被保护设备并联，如下图所示，适当调整电极间的距离(间隙)，使其击穿放电电压低于被保护设备绝缘时的冲击放电电压，并留一定的安全裕度，设备就可得到可靠的保护。

当雷电波入侵时，主间隙先击穿，形成电弧接地。过电压消失后，主间隙中仍有正常工作电压作用下的工频电弧电流(称为工频续流)。对中性点接地系统而言，这种间隙的工频续流就是间隙处的接地短路电流。由于这种间隙的熄弧能力较差，间隙电弧往往不能自行熄灭，将引起断路器跳闸，这是保护间隙的主要缺点，也是其应用受限制的原因。此外，由于间隙敞露，其放电特性也受气象和外界条件的影响。

1.2.2 阀型避雷器 阀型避雷器由装在密封瓷套中的间隙(又称火花间隙)和非线性电阻(又称阀片)串联构成。在正常情况下，火花间隙将带电部分与阀片隔开。当雷电波的幅值超过避雷器的冲击放电电压时，火花间隙被击穿，冲击电流经阀片流入大地，阀片上出现电压降(残压)。只要使避雷器的冲击放电电压和残压低于被保护设备的冲击耐压值，设备就可得到保护，而且残压愈低设备愈安全。

1.2.3 氧化锌避雷器

氧化锌避雷器，实际上也是一种阀型避雷器，其阀片以氧化锌(ZnO)为主要材料，加入少量金属氧化物，在高温下烧结而成。在工作电压下ZnO阀片可看作是绝缘体。氧化锌避雷器型号含义如右图。氧化锌避雷器相比氧化硅避雷器，有如下优点：

(1)无间隙、无续流。在工作电压下，ZnO阀片呈现极大的电阻，续流近似为零，相当于绝缘体，因而工作电压长期作用也不会使阀片烧坏，所以一般不用串联间隙来隔离工作电压。

(2)通流容量大。由于续流能量极少，仅吸收冲击电流能量，故ZnO 避雷器的通流容量较大。

(3)可使电气设备所受过电压降低。在相同雷电流和相同残压下，SiO 避雷器只有在串联间隙击穿放电后才泄放电流，而ZnO避雷器(无串联间隙)在波头上升过程中就有电流流过，这就可降低作用在设备上的过电压。

(4)在绝缘配合方面可以做到陡波、雷电波和操作波的保护裕度接近一致。(5)ZnO避雷器体积小、质量轻、结构简单、运行维护方便。

ZnO避雷器的主要特性常用起始动作电压及压比等表示。起始动作电压又称转折电压，从这一点开始，电流将随电压升高而迅速增加，也即其非线性系数迅速进入0.02~0.05的区域。通常以1mA时的电压作为起始动作电压，其值约为其最大允许工作电压峰值的105%~115%。

压比是指ZnO避雷器通过大电流时的残压与通过1mA电流时的电压之比。例如10kA压比是指通过10kA冲击电流时的残压与通过1mA(直流)时的电压之比。压比越小，意味着通过大电流时的残压越低，则ZnO避雷器的保护性能越好。目前，此值约为1.6~2.0。

第五篇：简述避雷器

简述避雷器伏－秒特性的含义，避雷器与被保护电气设备的伏

－秒特性应如何配合

1、首先明确什么是伏秒特性曲线：

伏秒特性曲线是指在冲击电压波形一定的前提下，绝缘（包括固体介质、液体介质或气体介质的绝缘以及由不同介质构成的组合绝缘）的冲击放电电压与相应的放电时间的关系曲线。

2、再结合图谱来看（方便理解）：

从图中可以看出来，避雷器的伏秒特性比较平坦，绝缘子串的伏秒特性相对来说陡一些，当电压在900kv一下的时候，避雷器能够先与绝缘子串放电，对过电压吸收，从而防止绝缘子闪络，保护设备的绝缘。

变压器和避雷器的伏秒特性是如何配合的?为什么？

1概述

35～60kV变压器的中性点不接地或经消弧线圈接地，在结构上是全绝缘的。变压器绕组的端部有避雷器加以保护，当三相来波的时候，中性点的电位由于全反射可能会升高到来波电压的两倍左右，这是十分危险的，但是根据实际运行经验，中性点可以不接保护装置而仍然能够安全运行，原因在于：

(1)流过端部的雷电流一般只在2kA以下，故其残压要比预定的5kA时的残压减小20%左右;

(2)大多数的来波是从较远处袭来，陡度较小;

(3)据统计，三相来波的概率很小，只有10%左右，平均15年才有一次。

因此《交流电气设备过电压保护和绝缘配合》(DL/T620—1997)规定，不接地、经消弧线圈接地和公共电阻系统中的变压器中性点，一般不配保护装置。

110～220kV系统属于有效接地系统，其中一部分中性点直接接地，同时为了限制单相接地电流和满足继电保护的需要，一部分变压器的中性点是不直接接地的。这种系统中的变压器分两种情况，其一是中性点全绝缘，此时中性点一般不会加保护措施;其二是中性点半绝缘(新制变压器均是如此)，具体地说，110kV的变压器中性点是35kV的绝缘水平，220kV的变压器中性点则是110kV级的绝缘水平。规程规定有效接地系统中的变压器中性点保护一般应采用间隙保护和避雷器保护相并联的保护方式。

2中性点保护间隙与过电压保护

2.1单相接地过电压

有效接地系统的单相接地时，计算不接地变压器中性点电位时一般是以Xo/X1小于3为界，但是实际上不同地区的电网及变电所的Xo/X1的值相差很大。变压器的中性点处的过电压水平也自然不一样，所以在一般的文章中推荐按照1，15倍的过电压值和Xo/X1=3时取其中的最大值作为最高运行电压Umax，例如在1 10kV系统中最高运行线电压为126kV，中性点的过电压计算公式为：

Uo=Umax×K/(K+2)式中：K——Xo/X1的值;

Xo——零序阻抗;

X1——正序阻抗。

当K=3时Uo=0.6Umax，即单相接地故障时110kV主变压器中性点出现的最高电压稳态值为43.6。

如果系统单相接地时接地变压器侧断路器跳闸，不接地变压器侧断路器拒动，则系统形成局部不接地系统，此时的中性点过电压值更高，其值近似为相电压值，如在110kV变压器中表现的中性点电位的稳态值为73(此时继电保护应动作)。

2.2雷电过电压

在雷雨季节，直接击中变电站或沿线路传到发电厂、变电站的高幅值雷电波造成变压器中性点电位升高，出现较高的雷击过电压，危及电气设备的安全。变压器中性点上出现的最大雷击过电压主要取决于变压器入口处的避雷器残压和变压器的特性。一般雷击过电压计算如下：

Um=n/3(1+r)Us

式中：n——侵入雷电波相数;

r——变压器振荡衰减系数，纠结式绕组取0.5，连续式绕组取O.8;

U5——变压器入口处避雷器上的残压。

以上简单叙述了几种过电压的形式，对变压器绝缘和保护装置的作用，取决于过电压的波形、幅值和持续时间。标准雷电波形并不一定是由雷电引出，例如，当单相接地时，可在非接地相上产生接近于雷电过电压的短波前。

2.3放电间隙的保护作用

采用放电间隙保护的原理是在间隙回路中串入零序电流互感器，利用间隙的放电特性，使其在雷电过电压时放电以保护中性点绝缘。在系统发生故障后，变压器中性点工频电位升高至一定值，零序电流保护动作，切除该不接地变压器，以避免出现中性点接地带故障运行。中性点零序电流保护先以较短的时限切除低压侧的电厂联络线，再以略长的时限跳开变压器各侧的开关。

2.4避雷器的保护作用

无论作为无间隙的氧化锌避雷器还是有间隙的普通阀式避雷器，选择使用的一个共同原则是，使避雷器额定电压不低于避雷器安装点的暂时过电压。JB/T5894-91《交流无间隙金属氧化物避雷器使用导则》指出，中性点有效接地系统中分级绝缘的变压器，当其中性点未接地时，中性点避雷器的额定电压应不低于变压器的最高相电压(并具体提出中性点的标准冲击绝缘水平为1 85kV时，氧化锌避雷器的额定电压为60kV)。

3保护间隙与避雷器伏秒特性的配合 3.1 保护装置伏秒特性配合的基本要求

(1)为了使电气设备得到可靠保护，保护装置应该满足以下基本要求：

保护装置的冲击放电电压Ub(i)应该低于被保护设备的冲击耐压值。以变压器为例，其冲击耐压值通常取其多次截波耐压值Uid，所以Ub(i)应满足下式要求：

Ub(i)

(2)放电间隙应该有平坦的伏秒特性曲线和尽可能高的灭弧能力。图2中曲线1为绝缘的伏秒特性，避雷器和保护间隙要能起到保护作用，其放电间隙的伏秒特性曲线2应始终低于曲线1，并留一定的间隔。显然，放电间隙的伏秒特性越平坦越好，如果伏秒特性很陡，如图3所示，则可能与绝缘的伏秒特性相交，以致在较短放电的时间范围内不能保护设备。同时由于放电的分散性，间隙和被保护设备的伏秒特性实际上处在一个带状的范围内，因此，要求保护设备伏秒特性的上包络线低于被保护设备伏秒特性的下包络线，如图4所示。

3.2保护间隙的放电特性及伏秒特性

均匀电场间隙在稳态电压下的击穿特性：严格说来，均匀场只有一种，即无限大平行板电极间的电场，这在工程中是无法实现的。工程上所使用的平行板电极一般都是采用了消除电极边缘效应的措施(比如将板电极的边缘弯曲成曲率半径比较大的圆弧形，像高压静电电压表的两个电极就是如此处理的)，这时两平行板电极间的距离相对于电极尺寸比较h，就可以将这两个电极间的电场视为均匀场。由于均匀场的两个平行板的形状完全相同，而且平行布置，因而气隙的放电不存在极性效应，而且也不存在电晕现象。一旦气隙放电就会引起整个气隙的击穿，所以其直流、工频交流和冲击放电电压作用下的击穿电压相同，放电的分散性也小，击穿电压与电压作用时间无关。稍不均匀场气隙的击穿特性与均匀场下的击穿特性基本相同。其伏秒特性见图5。

在极不均匀电场中，“棒一棒”间隙和“棒一板”间隙具有典型意义。前者具有完全对称性，后者具有最大的不完全对称性，其他类型的极不均匀电场的气隙击穿特性介于两种典型气隙的击穿特性之间。由实验得出的结论是，不均匀场的放电具有明显的极性效应，而且随着气隙长度的增加，气隙的平均击穿场强明显降低，即存在“饱和”现象。其伏秒特性如图5所示。

由图5中可以看出在岛前的一段时间内均匀电场的击穿特性(也就是在冲击电压下的击穿特性)较陡峭，也就是说在t

其中t1为电压上升时间，to为统计时延，ta为放电发展时间，tb是以上三个参数的和，它是放电所需时间。tb在数值上小于to，所以说间隙在短时间内的放电特性是与放电发展时间有关的，要在这极短的时间内放电，间它的伏秒特性曲线。

3.4 保护间隙与避雷器的伏秒特性配合

(1)对放电间隙的要求：一是对工频来说，从系统运行的要求，当Xo/X1值小于3时，单相接地时放电间隙不应动作，放电电压应大于43.6kV(有效值，峰值电压为61.7kV);当系统形成局部不接地系统，此时的中性点过电压值更高，其值近似为相电压值，如在110kV变压器中表现的中性点电位的稳态值为73kV，单相接地间隙应动作，启动继电保护切除故障，即放电间隙放电电压应小于73kV(有效值，峰值电压为103.2kV);二是间隙在雷电过电压和系统单相接地瞬态过电压下均不应动作。隙的击穿电压是非常大的。

3.3避雷器的放电特性

在目前变压器中性点保护中，选用的主流避雷器的是金属氧化物避雷器MOA。MOA阀片具有优异的非线性伏安特性;它没有火花间隙，一旦作用电压开始升高，阀片立即开始吸收过电压的能量，抑制过电压的发展;没有间隙的放电时延，因而有良好的冲击响应特性。无续流、动作负载轻、能重复动作实施保护;只吸收过电压的能量，而不吸收续流能量，因而动作负载轻。目前110kV使用的避雷器参数(以抚顺海岳电气制造有限公司生产的避雷器为例)。

(2)对避雷器的要求：一是避雷器在工频过电压和操作过电压下不应动作，但在雷电和系统单相接地瞬态过电压下应动作;二是避雷器的放电电压和残压应该小于153kV(变压器绝缘耐操作波强度75.5×√2×1.4=153kV);三是避雷器工频放电电压和灭弧电压应大于73kV(间隙控制电压有效值，峰值为103.2kV)。

(3)放电间隙和避雷器的配合要求(当工频过电压和高频过电压相继出现时，避雷器先动作，然后间隙动作，以保证避雷器的正常工作，这样就没有避雷器爆炸的可能性了)：

一是避雷器的灭弧电压应高于间隙最高工频放电电压，这样避雷器在间隙的保护下不致灭不了弧而爆炸;二是避雷器的冲击放电电压低，保证在高频瞬态过电压下由避雷器动作，避免正常系统运行中发生单相接地故障时放电间隙动作，造成零序电流分量，使间隙零序电流误动作;三是间隙最高工频放电电压应比最低相电压低，从而保证能切除形成不接地系统单相接地等不对称故障;四是正常运行时电力系统Xo/x1值应小于3，当Xo/x1值大于3时，运行系统发生单相接地时，放电间隙应动作。

(4)避雷器的最低放电电压值应大干103.2kV，保护间隙的最低放电电压应大于61.7kV，最高放电电压应小于103.2kV。

t在小于to的时候是避雷器和间隙配合的关键，我们正是利用了间隙放电的放电时延(一般为几十毫秒)和金属氧化物避雷器无放电时延的特性解决了他们之间的配合问题。

4结束语

(1)气体的放电特性随着电场的均匀程度的改变而改变，均匀电场中气体的击穿电压稳定，总体的伏秒特性较平坦，但是在较短的时间内存在放电时延的问题。

(2)金属氧化物避雷器的MOA阀片具有优异的非线性伏安特性;它没有火花间隙，一旦作用电压开始升高，阀片立即开始吸收过电压的能量，抑制过电压的发展;没有间隙的放电时延，因而有良好的冲击响应特性。

(3)合理地应用保护间隙和避雷器的伏秒特性配合曲线，并在实验条件下加以校验，使他们能够在各自的规定条件下放电进而发挥各自的作用是很有现实意义的。

变压器中性点保护中避雷器和间隙伏秒特性的配合

(3)放电间隙和避雷器的配合要求(当工频过电压和高频过电压相继出现时，避雷器先动作，然后间隙动作，以保证避雷器的正常工作，这样就没有避雷器爆炸的可能性了)：

一是避雷器的灭弧电压应高于间隙最高工频放电电压，这样避雷器在间隙的保护下不致灭不了弧而爆炸；二是避雷器的冲击放电电压低，保证在高频瞬态过电压下由避雷器动作，避免正常系统运行中发生单相接地故障时放电间隙动作，造成零序电流分量，使间隙零序电流误动作；三是间隙最高工频放电电压应比最低相电压低，从而保证能切除形成不接地系统单相接地等不对称故障；四是正常运行时电力系统Xo／x1值应小于3，当Xo／x1值大于3时，运行系统发生单相接地时，放电间隙应动作。

(4)具体的配合曲线如图8所示。

对曲线的解释如下：

图8中1为避雷器的伏秒特性；2为保护间隙伏秒特性(为了使保护间隙有更好的伏秒特性和较小的放电分散性，间隙保护采用平行板电极，它的伏秒特性在相当长的一段时间内是一条直线)。

由上面的分析知，避雷器的最低放电电压值应大干103.2kV，保护间隙的最低放电电压应大于61.7kV，最高放电电压应小于103.2kV。

t在小于to的时候是避雷器和间隙配合的关键，我们正是利用了间隙放电的放电时延(一般为几十毫秒)和金属氧化物避雷器无放电时延的特性解决了他们之间的配合问题。

4结束语

(1)气体的放电特性随着电场的均匀程度的改变而改变，均匀电场中气体的击穿电压稳定，总体的伏秒特性较平坦，但是在较短的时间内存在放电时延的问题。

(2)金属氧化物避雷器的MOA阀片具有优异的非线性伏安特性；它没有火花间隙，一旦作用电压开始升高，阀片立即开始吸收过电压的能量，抑制过电压的发展；没有间隙的放电时延，因而有良好的冲击响应特性。

(3)合理地应用保护间隙和避雷器的伏秒特性配合曲线，并在实验条件下加以校验，使他们能够在各自的规定条件下放电进而发挥各自的作用是很有现实意义的。

变压器中性点保护中避雷器和间隙伏秒特性的配合

[摘要]在我国11 OkV的电力系统中，变压器的中性点是采用非直接接地的运行方式。变压器中 性点保护采用的主要方式是将避雷器和保护间隙并联起来，间隙保护主要作用于工频过电压和 操作过电压，而避雷器则主要动作于雷电过电压。工频过电压相对于雷电过电压的作用时间长 而幅值较小，应用这一特点，提出了保护间隙和避雷器的伏秒特性的配合问题。

[关键词]避雷器 保护间隙 伏秒特性

1概述

35～60kV变压器的中性点不接地或经消弧线圈接地，在结构上是全绝缘的。变压器绕组的端部 有避雷器加以保护，当三相来波的时候，中性点的电位由于全反射可能会升高到来波电压的两倍 左右，这是十分危险的，但是根据实际运行经验，中性点可以不接保护装置而仍然能够安全运行，原因在于：

(1)流过端部的雷电流一般只在2kA以下，故其残压要比预定的5kA时的残压减小20%左右;

(2)大多数的来波是从较远处袭来，陡度较小;

(3)据统计，三相来波的概率很小，只有10%左右，平均15年才有一次。

因此《交流电气设备过电压保护和绝缘配合》(DL/T620—1997)规定，不接地、经消弧线圈接地 和公共电阻系统中的变压器中性点，一般不配保护装置。

110～220kV系统属于有效接地系统，其中一部分中性点直接接地，同时为了限制单相接地电流 和满足继电保护的需要，一部分变压器的中性点是不直接接地的。这种系统中的变压器分两种 情况，其一是中性点全绝缘，此时中性点一般不会加保护措施;其二是中性点半绝缘(新制变压 器均是如此)，具体地说，110kV的变压器中性点是35kV的绝缘水平，220kV的变压器中性点则 是110kV级的绝缘水平。规程规定有效接地系统中的变压器中性点保护一般应采用间隙保护和 避雷器保护相并联的保护方式。

2中性点保护间隙与过电压保护

2.1单相接地过电压

有效接地系统的单相接地时，计算不接地变压器中性点电位时一般是以Xo/X1小于3为界，但 是实际上不同地区的电网及变电所的Xo/X1的值相差很大。变压器的中性点处的过电压水平也 自然不一样，所以在一般的文章中推荐按照1，15倍的过电压值和Xo/X1=3时取其中的最大值 作为最高运行电压Umax，例如在1 10kV系统中最高运行线电压为126kV，中性点的过电压计 算公式为：

Uo=Umax×K/(K+2)式中：K——Xo/X1的值;

Xo——零序阻抗;

X1——正序阻抗。

当K=3时Uo=0.6Umax，即单相接地故障时110kV主变压器中性点出现的最高电压稳态值为43.6。

如果系统单相接地时接地变压器侧断路器跳闸，不接地变压器侧断路器拒动，则系统形成局部 不接地系统，此时的中性点过电压值更高，其值近似为相电压值，如在110kV变压器中表现的 中性点电位的稳态值为73(此时继电保护应动作)。

2.2雷电过电压

在雷雨季节，直接击中变电站或沿线路传到发电厂、变电站的高幅值雷电波造成变压器中性点 电位升高，出现较高的雷击过电压，危及电气设备的安全。变压器中性点上出现的最大雷击过 电压主要取决于变压器入口处的避雷器残压和变压器的特性。一般雷击过电压计算如下：

Um=n/3(1+r)Us

式中：n——侵入雷电波相数;

r——变压器振荡衰减系数，纠结式绕组取0.5，连续式绕组取O.8;

U5——变压器入口处避雷器上的残压。

以上简单叙述了几种过电压的形式，对变压器绝缘和保护装置的作用，取决于过电压的波形、幅值和持续时间。标准雷电波形并不一定是由雷电引出，例如，当单相接地时，可在非接地相 上产生接近于雷电过电压的短波前。

2.3放电间隙的保护作用

采用放电间隙保护的原理是在间隙回路中串入零序电流互感器，利用间隙的放电特性，使其在 雷电过电压时放电以保护中性点绝缘。在系统发生故障后，变压器中性点工频电位升高至一定 值，零序电流保护动作，切除该不接地变压器，以避免出现中性点接地带故障运行。中性点零 序电流保护先以较短的时限切除低压侧的电厂联络线，再以略长的时限跳开变压器各侧的开关。

2.4避雷器的保护作用

无论作为无间隙的氧化锌避雷器还是有间隙的普通阀式避雷器，选择使用的一个共同原则是，使避雷器额定电压不低于避雷器安装点的暂时过电压。JB/T5894-91《交流无间隙金属氧化物避 雷器使用导则》指出，中性点有效接地系统中分级绝缘的变压器，当其中性点未接地时，中性 点避雷器的额定电压应不低于变压器的最高相电压(并具体提出中性点的标准冲击绝缘水平为 1 85kV时，氧化锌避雷器的额定电压为60kV)。

3保护间隙与避雷器伏秒特性的配合 3.1 保护装置伏秒特性配合的基本要求

(1)为了使电气设备得到可靠保护，保护装置应该满足以下基本要求：

保护装置的冲击放电电压Ub(i)应该低于被保护设备的冲击耐压值。以变压器为例，其冲击耐压 值通常取其多次截波耐压值Uid，所以Ub(i)应满足下式要求：

Ub(i)(2)放电间隙应该有平坦的伏秒特性曲线和尽可能高的灭弧能力。图2中曲线1为绝缘的伏秒特 性，避雷器和保护间隙要能起到保护作用，其放电间隙的伏秒特性曲线2应始终低于曲线1，并 留一定的间隔。显然，放电间隙的伏秒特性越平坦越好，如果伏秒特性很陡，如图3所示，则 可能与绝缘的伏秒特性相交，以致在较短放电的时间范围内不能保护设备。同时由于放电的分 散性，间隙和被保护设备的伏秒特性实际上处在一个带状的范围内，因此，要求保护设备伏秒 特性的上包络线低于被保护设备伏秒特性的下包络线，如图4所示。

3.2保护间隙的放电特性及伏秒特性

均匀电场间隙在稳态电压下的击穿特性：严格说来，均匀场只有一种，即无限大平行板电极间 的电场，这在工程中是无法实现的。工程上所使用的平行板电极一般都是采用了消除电极边缘 效应的措施(比如将板电极的边缘弯曲成曲率半径比较大的圆弧形，像高压静电电压表的两个电 极就是如此处理的)，这时两平行板电极间的距离相对于电极尺寸比较h，就可以将这两个电极 间的电场视为均匀场。由于均匀场的两个平行板的形状完全相同，而且平行布置，因而气隙的 放电不存在极性效应，而且也不存在电晕现象。一旦气隙放电就会引起整个气隙的击穿，所以 其直流、工频交流和冲击放电电压作用下的击穿电压相同，放电的分散性也小，击穿电压与电 压作用时间无关。稍不均匀场气隙的击穿特性与均匀场下的击穿特性基本相同。其伏秒特性见 图5。

在极不均匀电场中，“棒一棒”间隙和“棒一板”间隙具有典型意义。前者具有完全对称性，后者具有最大的不完全对称性，其他类型的极不均匀电场的气隙击穿特性介于两种典型气隙的 击穿特性之间。由实验得出的结论是，不均匀场的放电具有明显的极性效应，而且随着气隙长 度的增加，气隙的平均击穿场强明显降低，即存在“饱和”现象。其伏秒特性如图5所示。由图5中可以看出在岛前的一段时间内均匀电场的击穿特性(也就是在冲击电压下的击穿特性)较陡峭，也就是说在t 其中t1为电压上升时间，to为统计时延，ta为放电发展时间，tb 是以上三个参数的和，它是放电所需时间。tb在数值上小于to，所以说间隙在短时间内的放电 特性是与放电发展时间有关的，要在这极短的时间内放电，间它的伏秒特性曲线。

3.4 保护间隙与避雷器的伏秒特性配合

(1)对放电间隙的要求：一是对工频来说，从系统运行的要求，当Xo/X1值小于3时，单相接 地时放电间隙不应动作，放电电压应大于43.6kV(有效值，峰值电压为61.7kV);当系统形成局 部不接地系统，此时的中性点过电压值更高，其值近似为相电压值，如在110kV变压器中表现 的中性点电位的稳态值为73kV，单相接地间隙应动作，启动继电保护切除故障，即放电间隙放 电电压应小于73kV(有效值，峰值电压为103.2kV);二是间隙在雷电过电压和系统单相接地瞬态 过电压下均不应动作。隙的击穿电压是非常大的。

3.3避雷器的放电特性

在目前变压器中性点保护中，选用的主流避雷器的是金属氧化物避雷器MOA。MOA阀片具有优异 的非线性伏安特性;它没有火花间隙，一旦作用电压开始升高，阀片立即开始吸收过电压的能量，抑制过电压的发展;没有间隙的放电时延，因而有良好的冲击响应特性。无续流、动作负载轻、能重复动作实施保护;只吸收过电压的能量，而不吸收续流能量，因而动作负载轻。目前110kV 使用的避雷器参数(以抚顺海岳电气制造有限公司生产的避雷器为例)。

(2)对避雷器的要求：一是避雷器在工频过电压和操作过电压下不应动作，但在雷电和系统单相 接地瞬态过电压下应动作;二是避雷器的放电电压和残压应该小于153kV(变压器绝缘耐操作波强 度75.5×√2×1.4=153kV);三是避雷器工频放电电压和灭弧电压应大于73kV(间隙控制电压有 效值，峰值为103.2kV)。

(3)放电间隙和避雷器的配合要求(当工频过电压和高频过电压相继出现时，避雷器先动作，然 后间隙动作，以保证避雷器的正常工作，这样就没有避雷器爆炸的可能性了)：

一是避雷器的灭弧电压应高于间隙最高工频放电电压，这样避雷器在间隙的保护下不致灭不了 弧而爆炸;二是避雷器的冲击放电电压低，保证在高频瞬态过电压下由避雷器动作，避免正常系 统运行中发生单相接地故障时放电间隙动作，造成零序电流分量，使间隙零序电流误动作;三是 间隙最高工频放电电压应比最低相电压低，从而保证能切除形成不接地系统单相接地等不对称故 障;四是正常运行时电力系统Xo/x1值应小于3，当Xo/x1值大于3时，运行系统发生单相接地 时，放电间隙应动作。

(4)避雷器的最低放电电压值应大干103.2kV，保护间隙的最低放电电压应大于61.7kV，最高放 电电压应小于103.2kV。

t在小于to的时候是避雷器和间隙配合的关键，我们正是利用了间隙放电的放电时延(一般为几 十毫秒)和金属氧化物避雷器无放电时延的特性解决了他们之间的配合问题。

4结束语

(1)气体的放电特性随着电场的均匀程度的改变而改变，均匀电场中气体的击穿电压稳定，总体 的伏秒特性较平坦，但是在较短的时间内存在放电时延的问题。

(2)金属氧化物避雷器的MOA阀片具有优异的非线性伏安特性;它没有火花间隙，一旦作用电压 开始升高，阀片立即开始吸收过电压的能量，抑制过电压的发展;没有间隙的放电时延，因而有 良好的冲击响应特性。

(3)合理地应用保护间隙和避雷器的伏秒特性配合曲线，并在实验条件下加以校验，使他们能够 在各自的规定条件下放电进而发挥各自的作用是很有现实意义的。