過電壓保護(hù)器
 

       過電壓保護(hù)器是一種用于電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備保護(hù)的裝置，主要用于限制和消除由于系統(tǒng)中出現(xiàn)過電壓而對設(shè)備造成的危害。過電壓保護(hù)器的工作原理是當(dāng)系統(tǒng)電壓超過額定電壓時，過電壓保護(hù)器能夠及時引導(dǎo)過電流，從而將過電壓的能量分散或吸收，以保護(hù)設(shè)備免受損壞。過電壓保護(hù)器通常安裝在設(shè)備的進(jìn)線、母線和出線等位置，常用的過電壓保護(hù)器有金屬氧化物壓敏電阻器（MO），氣體放電管（GDT）、硅控整流二極管（SCR）等。過電壓保護(hù)器是有氧化鋅電阻片做主要元件或氧化鋅電阻片與放電間隙串聯(lián)。過電壓保護(hù)器能防止各種過電壓(包括防雷)，但是不能吸收過電壓。過電壓保護(hù)器可以防止由于瞬態(tài)電壓或永久性電壓過高而導(dǎo)致的電氣設(shè)備損壞。它們通常是使用金屬氧化物（MOV）等器件制成的，當(dāng)電路中的電壓超過一定閾值時，這些器件就會變成導(dǎo)體，讓電流流過來切斷電路，從而達(dá)到保護(hù)設(shè)備的目的。過電壓保護(hù)器使用范圍比較廣，可以保護(hù)變壓器、線路、開關(guān)、電機(jī)、電容等。過電壓保護(hù)器是一種電力保護(hù)設(shè)備，具有電壓保護(hù)、電流保護(hù)、時間保護(hù)等功能。其作用是當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)電壓過高或過低的情況時，通過自動控制電路，使保護(hù)器在合適的時候切斷電源，確保電氣設(shè)備的安全運行。過電壓保護(hù)器的作用主要是保護(hù)電氣設(shè)備免受高低電壓的損壞。

       過電壓吸收器：過電壓吸收器是一種特殊的過電壓保護(hù)器，它是把干式高壓電容器和電阻串聯(lián)而成。過電壓吸收器因為并聯(lián)阻容式電容的原因不能完全用于防雷。雷電的電容量很大，電容是不可能承受雷電的全部能量的，只能抑制雷電過電壓。過電壓吸收器因為并聯(lián)電容的原因具有一定抑制諧振和消除諧波的功能，而過電壓保護(hù)器不具有此功能。過電壓吸收器，可以保護(hù)變壓器、開關(guān)、電機(jī)、電容、電抗器等。
避雷器
       避雷器從理論上講也算是一種過電壓保護(hù)器，它是一種用于保護(hù)電氣設(shè)備和人員免受雷擊電壓危害的裝置。它是一種帶有阻抗特性的電氣元件，能夠在雷擊時將雷電能量引向大地。避雷器的工作原理是將雷電通過特殊的構(gòu)造引向大地，防止雷電進(jìn)入電氣設(shè)備和建筑物。常用的避雷器有針式避雷器和金屬氧化物避雷器。避雷器是一種防雷保護(hù)設(shè)備，能夠?qū)⒗纂娔芰恳氲叵禄驅(qū)Ь€上，保護(hù)設(shè)備免受雷電：侵害。避雷器的主要作用是通過導(dǎo)流和分散的方式，將雷電電流引到地面或引入導(dǎo)線，保護(hù)電氣設(shè)備避免損壞。避雷器的作用主要是保護(hù)電氣設(shè)備免受雷電侵害。

       避雷器的作用是：限制過電壓以保護(hù)電氣設(shè)備。避雷器就是在線路或設(shè)備上人為地制造絕緣薄弱點即間隙裝置，間隙的擊穿電壓比線路或設(shè)備的雷電沖擊絕緣水平低，在正常運行電壓下間隙處于隔離絕緣狀態(tài)，在過電壓下間隙被擊穿接地，放電降壓起到保護(hù)線路或設(shè)備絕緣的作用。避雷器以防雷為主要目的。

       帶間隙氧化鋅避雷器保護(hù)原理：帶間隙氧化鋅避雷器與線路高壓絕緣子并聯(lián)，當(dāng)雷擊塔桿或避雷線時，雷電流引起的高壓位使線路氧化鋅避雷器的串聯(lián)間隙支輪船，降低節(jié)塔臂與導(dǎo)線間的電位差，保護(hù)絕緣子不再閃絡(luò)，從而避免線路跳閘停電，大串聯(lián)間隙動作后，氧化鋅避雷器本體的殘壓不僅被限制到遠(yuǎn)低于干絕緣子內(nèi)閃絡(luò)電壓，雨天雷電壓過后的系統(tǒng)工頻電壓下，能自已熄滅工頻電流，保護(hù)供電正常。串聯(lián)間隙避雷器是內(nèi)部放電。

       無間隙氧化鋅避雷器保護(hù)原理：具有完全的防雷功能，即對雷電陡波和擊電幅值同樣有限壓保護(hù)作用。防雷保護(hù)作用不會造成電力網(wǎng)接地故障或相間短路故障。防雷保護(hù)作用不應(yīng)有短路電流或工規(guī)續(xù)流等工頻能源浪費。動作特性應(yīng)具有長期運行穩(wěn)定性,免受暫態(tài)過電壓危害。具有連續(xù)雷電沖擊保護(hù)能力。有較小的外形尺寸,小型化輕量化更便于室內(nèi)開關(guān)柜使用。能附帶脫離器監(jiān)察運行工況，當(dāng)其失效時自動退出運行。氧化鋅避雷器響應(yīng)特性好，無續(xù)流。操作殘壓低，放電分散性小，具有吸收各種雷電、操作過電壓能力。無間隙避雷器是外部接地放電。

       有間隙與無間隙之間說明：增加了串聯(lián)間隙，使電阻片與帶電導(dǎo)線隔離，可避免系統(tǒng)單相接地引起的暫時過電壓和弧光接地，或諧振過電壓對電阻片的直接作用。但使用串聯(lián)間隙后，也就不再具備無間隙避雷器的特點。并且除線路用避雷器外，一般不會使用帶間隙避雷器。

       過電壓保護(hù)器為一種新型的過電壓保護(hù)器，主要用于保護(hù)發(fā)電機(jī)、變壓器、真空開關(guān)、母線、電動機(jī)等電氣設(shè)備的絕緣免受過電壓的損害。該類產(chǎn)品采用四星型接法,設(shè)置公共中性點,不但可以大大降低相向過電壓,而且相對地保護(hù)水平也有質(zhì)的提高,起到了對真空開關(guān)操作過電壓的有效限制。產(chǎn)品為復(fù)合絕緣式，結(jié)構(gòu)小巧緊凌、整體全封閉成型:選用優(yōu)質(zhì)金屬氧化物閥片，工作特性高、安全方便，特別適合與 KYN，XGN，GBC、JYN、GZS 等不同型號的中壓成套開關(guān)柜配合使用，或直接安裝在小型箱式變電站內(nèi)。過電壓保護(hù)器即可以用于防雷，但主要是與真空開關(guān)配套使用，防止操作過電壓侵害的。

       帶串聯(lián)間隙功能部分為：串聯(lián)間隙及氧化鋅電阻片。無間隙功能部分為：非線性氧化鋅電阻片。在目前氧化鋅閥片生產(chǎn)水平下，真正要降低保護(hù)殘壓，實現(xiàn)對操作過電壓的有效保護(hù)，只能是加裝間隙給閥片分壓。這樣做，一方面降低了保護(hù)殘壓，起到了對操作過電壓的保護(hù)作用，另一方面又不降低持續(xù)運行的電壓值，保護(hù)器自身的安全性有保障。不過加間隙不是萬能的。為了避免保護(hù)器在系統(tǒng)間歇性弧光接地過電壓和振諧過電壓這些能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出保護(hù)器能承受范圍的過電壓下誤工作，致使保護(hù)器自身出現(xiàn)事故，間隙的工頻放電電壓不能設(shè)置得過低。過電壓保護(hù)器間隙與閥片互為保護(hù)，按保護(hù)間隙的折算原則，氧化鋅閥片直流1mA參考電壓值不宜低于間隙工頻滅弧電壓的 2倍，否則閥片不能起到保護(hù)間隙的作用。所以間隙放電電壓有下限意味著閥片殘壓控制也有下限，不能一味的作降低殘壓設(shè)計。

       過電壓保護(hù)器與氧化鋅避雷器的比較：采用氧化鋅非線性電阻和放電間隙串聯(lián)的結(jié)構(gòu)，使兩者互為保護(hù)。放電間隙使氧化鋅非線性電阻的荷電率為零，氧化鋅的非線性特性又使放電間隙動作后立即熄弧，無續(xù)流、無截波，放電間隙不再承擔(dān)滅弧任務(wù)，提高了產(chǎn)品的使用壽命，在操作過電壓下，動作壽命可達(dá)1000000 次。在各種電壓波形下，放電值均相等，不受操作過電壓類型影響，過電壓保護(hù)值準(zhǔn)確，保護(hù)性能優(yōu)良。采用四星形接法，可將相間過電壓大大降低，與常規(guī)避雷器，相間過電壓降低了60~70%，保護(hù)的可靠性大為提高。采用硅橡膠外套和高壓電纜外引結(jié)構(gòu)的 TBP，除具有瓷絕緣外套的電氣性能外，還具有易安裝、密封性強(qiáng)、體積小、耐震（振）動等優(yōu)點。可直接安裝在開關(guān)柜的手車底盤上或互感器室內(nèi)。使用環(huán)境溫度為-40C~+60C，海拔高度小于2000m。
阻容吸收器
       阻容吸收器為具有阻容吸收功能的過電壓保護(hù)器。阻容吸收器工作原理是：正常運行時，阻容吸收器并聯(lián)在開關(guān)柜出線端，當(dāng)操作過電壓來時，由于其電壓幅值高，而電容器具有儲存電能作用，所以，開始對電容器充電，并通過電阻吸收能量，從而達(dá)到降低過電壓幅值的目的，而且由于阻容吸收器其電容值(0.1uF)遠(yuǎn)大于開關(guān)柜控制的感性設(shè)備的對地電容值(不超過50PF)，改變了感性設(shè)備的電感和其對地電容發(fā)生振蕩的條件，因為，根據(jù)LC發(fā)生振蕩的頻率的計算公式

       電容C越大，頻率f越小，使感性設(shè)備相鄰間在過電壓時的電位差變小，從而保護(hù)感性設(shè)備的匝間絕緣。

       真空斷路器在關(guān)合開斷變壓器、電動機(jī)和電抗器等感性負(fù)載時，容易產(chǎn)生截流過電壓、多次重燃過電壓以及三相同時開斷過電壓。具有高頻的截流過電壓雖說一般情況下幅值不是很高，但是其振蕩頻率非常高，最容易破壞感性設(shè)備的匝間絕緣，所以，針對這種操作過電壓，不僅要降低過電壓幅值，而且要降低過電壓振蕩頻率。以前，主要是用避雷器或三相組合式避雷器（TBP)來保護(hù)，現(xiàn)在使用阻容吸收器保護(hù)也是一種很好的選擇。實踐證明，原電網(wǎng)中感性設(shè)備對地雜散電容非常小，加入阻容吸收器的電容后，改變了回路參數(shù)，使原來的高頻振蕩變?yōu)榈皖l振蕩。西安高壓電器研究所曾在此方面做過試驗不加阻容吸收器開關(guān)開斷產(chǎn)生的截流過電壓頻率為 20~30kHz，而加阻容吸收器后，頻率降到150Hz左右。因阻容吸收器限制過電壓的原理與金屬氧化物避雷器(MOA)不同，它不存在殘壓問題，而是靠操作過電壓高頻出現(xiàn)后引起容抗（ZC=1/(2Xfe))降低，增大電容器上電流，來吸收產(chǎn)生過電壓震蕩的能量，從而限制操作過電壓。正常工頻工作狀態(tài)下，電流根小。所以其使用壽命較長。

       國內(nèi)生產(chǎn)阻容吸收器的廠家產(chǎn)品主要有兩種結(jié)構(gòu)：一種為三個阻容單元，頂端接 A、B、C三相接高壓，下端接地。另一種產(chǎn)品為四星形結(jié)構(gòu)，A、B、C三個單元接對應(yīng)高壓，D 單元接地。產(chǎn)品型號命名一般規(guī)則有：

       其產(chǎn)品主要有兩類。一類：單純阻容吸收器電容器為千式電容器，兩單元之間為 0.1uF;電阻為金屬無感電阻，兩單元之間為 100歐姆。該種阻容吸收器當(dāng)過電壓幅值低時對電容器充電后電容兩端電壓也比較低，過電壓幅值高時其兩端電壓也高，當(dāng)電容器在兩端電壓過高時，電容器容易被擊穿，自身壽命比較脆弱，因而在系統(tǒng)中單獨作為過電壓保護(hù)裝置使用越來越少。另一類：加間隙阻容吸收器。該產(chǎn)品和單純阻容吸收器相比，主要是在A、B、C三相上加了間隙，在正常運行時間隙把阻容吸收器和電網(wǎng)隔開，正常運行時，電容器不帶電，使其免受高次諧波影響，從而延長阻容吸收器運行壽命。但是，該裝置最大缺點是加了間隙后，當(dāng)過電壓來時，阻容吸收器不動作，只有過電壓幅值高過間隙擊穿電壓時，間隙擊穿，阻容才接入系統(tǒng)工作。阻容吸收器的功能不僅是降低過電壓幅值，而且降低過電壓的振蕩頻率，從而減緩過電壓的陡度。如果用間隙把阻容隔開，從過電壓開始到間隙被擊穿這一段時間，過電壓依然維持高頻振蕩波，這時會對感性設(shè)備的匝間絕緣造成破壞。加了間隙后，只能說提高了阻容吸收器自身安全，卻大大降低了阻容吸收器的保護(hù)性能。無間隙設(shè)計，動作特性穩(wěn)定；接入電網(wǎng)工頻電壓取決于固體材料特性，與帶間隙的保護(hù)設(shè)備相比，其有動作參數(shù)性能穩(wěn)定、分敢性小，不存在滅弧問題、不受大氣條件影響等特點。

       在交流環(huán)境下，電容器運行時，其流過一個比較大的容性電流。電容器必然要發(fā)熱如果系統(tǒng)中高次諧波分量大時，電流更大。同時，如果電容器和電阻串聯(lián)，一般電阻配置為 100歐姆，而電容器阻抗遠(yuǎn)大于此值，所以，電壓主要分布在電容器兩端。再因為我國電網(wǎng)污染比較嚴(yán)重，高次諧波成分含量高，電壓波動范圍大，各類過電壓頻繁，對電容器的運行壽命都有很嚴(yán)重的影響。所以，一些廠家在設(shè)計時想延長正常運行壽命，電容器從系統(tǒng)中加間隙隔開，而過電壓來時把它加入。初看這種觀點，好像挺有道理，但是，設(shè)計者主要忽視了阻容的一個很重要特點，減緩過電壓的陡度，也就是過電壓的頻率。一個波的波前視在時間、峰值決定了它的頻率，而把電容器從系統(tǒng)中隔開，過電壓達(dá)到一定峰值時才加入，在這段時間內(nèi)，過電壓還是一個高頻波，根本沒起到減緩過電壓陡度的作用。所以說，加了間隙后，只能說提高了阻容吸收器自身安全，卻大大降低了阻容吸收器的保護(hù)性能，使阻容吸收器失去了降低過電壓振蕩頻率、減緩過電壓陸度的作用。阻容吸收器沒有保護(hù)裕度，過電壓幅值低時殘壓低，過電壓幅值高時殘壓也高，電容器也因沒有保護(hù)而在電壓過高時容易損壞。并且不能夠保護(hù)雷電過電壓和幅值特別高的操作過電壓。所以，在電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) DL/T 620一1997《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合》第4.2.7 條提出：R一C阻容吸收裝置只適用于截流過電壓。由于阻容吸收器使用存在的缺陷，所以三相組合式避雷器來作為真空開關(guān)的保護(hù)越來越多。三相組合式避雷器由于其良好的保護(hù)性能而在目前系統(tǒng)中得到廣泛的使用，因為它既能保護(hù)相地過電壓，又能保護(hù)相間過電壓，對操作過電壓和需電過電壓都能起到較好的保護(hù)作用。