趙云江+譚慧明

摘 要：文章主要介紹了開關柜中避雷器配置放電計數(shù)器的必要性和選型參數(shù)。同時，針對不同的結構，介紹了避雷器與放電計數(shù)器的接線方式和接線長度要求。

關鍵詞：避雷器；放電計數(shù)器；接線

中圖分類號：TM02 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）24-0108-02

1 概述

成套開關柜在運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（開關分合閘、變壓器投運、空壓機啟停等）和故障短時過電壓。為了更好的保護電力設備，都會在開關柜中安裝氧化鋅避雷器。一般安裝在進線柜、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是避雷器主要的動作范圍，此時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，閥片會逐漸劣化，甚至被擊穿。因此，要關注避雷器的雷擊放電次數(shù)——通過放電計數(shù)器來實現(xiàn)。

2 避雷器放電計數(shù)器的選型

避雷器放電計數(shù)器最常見的是JS-8型，其結構簡單、安裝方便，功能單一。為了可靠的計數(shù)，必須保證放電計數(shù)器的靈敏性。通過實驗，可以知道避雷器放電計數(shù)器的靈敏性和電流幅值有關，存在明顯的保證可靠性動作的電流上、下限，當沖擊電流幅值超出限值時，避雷器放電計數(shù)器就不能準確計數(shù)[2]。

放電計數(shù)器的上限電流必須與避雷器的標稱放電電流一致，下限電流國標規(guī)定一般為50A。另外，放電計數(shù)器還有一個重要的參數(shù)——2000μs方波電流通流量。目前市場上常用的有150A、200A、400A、600A四種，該參數(shù)主要體現(xiàn)計數(shù)器在遭受雷擊放電時，內(nèi)部電阻片的電流承受能力。就筆者對市場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，由于設計環(huán)節(jié)忽略了這個參數(shù)，導致廠家的實物也有所偏離。

3 避雷器放電計數(shù)器的使用

放電計數(shù)器原理是：避雷器放電電流經(jīng)放電計數(shù)器的電阻流入大地，同時對與該電阻并聯(lián)的電容進行充電。充電電壓達到電磁繼電器動作值時閉合，帶動指針轉動，計數(shù)器計數(shù)一次。

放電計數(shù)器屬于純機械結構，在運輸過程中經(jīng)劇烈振動時會使計數(shù)器的數(shù)值發(fā)生變化。因此，為了更準確的記錄放電計數(shù)器的次數(shù)，需要在現(xiàn)場系統(tǒng)送電運行前進行歸零設置。平時的巡檢過程中要能夠記錄放電計數(shù)器的次數(shù)，當三相之間的次數(shù)差異超過4次時需要對避雷器進行測試，以便確認避雷器是否完好。

為了確認計數(shù)器的靈敏度，在配電房或者電站的定期巡檢維護時，可以通過絕緣搖表對計數(shù)器里面的電容充放電來檢測。

雖然避雷器配置放電計數(shù)器是很必要的，但是在實際工程項目和產(chǎn)品設計中卻發(fā)現(xiàn)，很多人對于避雷器和放電計數(shù)器的配合設計存在誤區(qū)。

4 避雷器與放電計數(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接在一截銅排上，然后將該銅排與開關柜的接地排連接。這種做法是正確的。

但是，當避雷器安裝JS-8型的放電計數(shù)器時，很多設計在不改變上述做法的情況下，直接將放電計數(shù)器的一個接線柱與避雷器接地端連接。計數(shù)器一般有2個接線柱：一個接避雷器接地端，另一個為接地端。這種做法很顯然沒有了解計數(shù)器的工作原理！計數(shù)器是通過避雷器的放電電流而動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數(shù)器，然后放電計數(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和金屬底座為一體結構，安裝時必然會與開關柜的殼體接觸，這也相當于接地。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數(shù)器的接線柱連接，再將計數(shù)器的接地端子分別接到接地銅排上。錯誤的接線方式相當于將放電計數(shù)器的兩端短路，導致計數(shù)器無電流流過，計數(shù)器無法工作。

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

圖3中，左圖在普通避雷器固定底座下單獨增加了一個安裝底座，兩個底座之間通過絕緣尼龍螺栓連接。放電計數(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識給誤導；右圖是避雷器本體內(nèi)部處理，單獨引出避雷器的接地點，而金屬底座與內(nèi)部的閥片等結構無電氣連接。所以，這種結構比較方便。

5 接線要求

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

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

從這個角度的計算來說，上面的結論沒有問題。但是，忽略了避雷器接線的電阻和電感壓降對殘壓的影響。尤其是快波前過電壓對此特別敏感。由于放電計數(shù)器的接入，導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+放電計數(shù)器的線長+系統(tǒng)接地長度）增長。尤其是35kV的開關柜，避雷器本體一般高度在800mm左右。而有的設計，為了計數(shù)器讀數(shù)的方便，將其設計在儀表室，這就更增加了接線距離。

假定計數(shù)器裝在儀表室，整個接線長度為4m；采用25mm2的銅導線，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，則會產(chǎn)生212.5kV的殘壓。而在35kV的電壓等級下，開關設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設備的耐壓水平。所以，避雷器的接線應該盡量短，計數(shù)器靠近避雷器安裝。

6 結束語

為了更好的保護設備避免雷擊，提高電力系統(tǒng)的安全性，需要定期關注避雷器的雷擊放電情況。（1）避雷器推薦安裝放電計數(shù)器，并經(jīng)常巡檢放電次數(shù)。（2）避雷器在設計時要根據(jù)不同的產(chǎn)品結構選擇正確的放電計數(shù)器接線方式。（3）避雷器和放電計數(shù)器宜安裝在開關柜底部，盡量縮短接線長度。

參考文獻：

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

[2]崔龍躍，郭潔，余涌.避雷器放電計數(shù)器的動作靈敏性研究[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2011論文集[C].2011：347-348.endprint