张德赛:避雷器的参考电压

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避雷器的参考电压

Posted on 2005年12月6日 15:56

于任何类型的避雷器而言,所有国家的设计师们总是力图从下面三个方面努力,来探求一种最佳的避雷器特性,它们是;

1.在系统正常工作电压以上的某个电压值导通

2.在过电压作用期间,在它上面的电压值变化很小

3.在过电压低于某个电压值时导通终止。

在上面的三点看,避雷器的导通特性占了两点,所以导通特性是避雷器的最重要和最首要的特性,如果这个特性不好,其它均免谈。

碳化硅避雷器的导通靠间隙,即过电压超过间隙的击穿电压时间隙放电,所以碳化硅避雷器的放电特性很重要,氧化锌避雷器没有间隙,因为它的非线性特性好,所以不需要间隙,因此氧化锌避雷器没有放电特性。那么我们马上就要问:氧化锌避雷器是靠什么来导通的呢?简单地说,是靠它优异的非线性导通的。什么是非线性?非线性反映在纸上是一条曲线(线性反映在纸上是一条直线),是曲线则一定在某处要拐弯,所以曲线至少存在一个拐点,这个拐点对应的电压就是氧化锌的导通电压,日本标准干脆就把这个拐点电压称为避雷器的起始动作电压,而IEC标准则把它称为工频参考电压,细究起来,IEC的这个名称并不好,有些故弄玄虚,一定是某个学究气十足的所谓权威起的,而起始动作电压的名称很直接,就是避雷器的导通电压之意,这个起名人一定是一个体察民情的人。

因为只有在系统正常工作电压以上的某个电压值避雷器才允许导通,所以这个导通电压(即工频参考电压)应该大于系统的正常工作电压,即应该大于避雷器的持续运行电压。又由于避雷器能够耐受暂时的过电压(即在暂时过电压时避雷器不能导通),而避雷器的额定电压与暂时过电压相对应,所以这个咬口的工频参考电压还应该大于避雷器的额定电压。

我们知道,避雷器实质上是一个电气开关,正常电压时它断开,不让发电厂的电流无故地经过它,而将它送到千家万户;在危险的过电压时,避雷器该出手了,于是它关闭,让危险的大电流引火烧身。从某种意义上说,非线性这条曲线的拐点也是一个开关,在拐点之前,它不释放大电流,而在拐点之后,它把大电流释放。

为什么IEC标准中要加上“参考”两个字呢?部分原因是:非线性曲线的拐点电压以及相应的拐点电流实际上很难精确地测量,因为氧化锌避雷器的非线性特性是一条曲线而不是折线,对于折线而言有很明确的拐点,而曲线的拐弯处也是一小段曲线,所以很难确定到底是在哪一个点拐弯,而只能说在一小段区域内曲线开始拐弯。何况在电气的高压测量中,还要受到周围各种因素的影响,更增加了测量的误差性,具体到氧化锌避雷器,拐点电压还要受到氧化锌材料和加工工艺的影响,因此加上“参考”两个字比较妥当。

此外,由于在拐弯点之前,即使出现暂时过电压,也避雷器不能动作,所以拐点电压可以表征避雷器的耐受短时工频过电压的能力,这种能力又与避雷器的寿命、热稳定性有关,因此拐点电压对确定产品的寿命、热稳定性具有重要的参考意义,所以加上“参考”两个字也有一定的必要。最后我们来把在避雷器中接触到的各种电压按大小排一个顺序:系统额定电压(相电压<线电压)<避雷器持续运行电压<避雷器额定电压<避雷器参考电压<避雷器的残压。

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