复合外套无间隙金属氧化物避雷器

1.产品概述

避雷器(surge arrester)也称作过电压限制器,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。对雷电和操作引起的各类过电压具有良好的保护作用,在电力系统、通讯系统、铁路信号系统、建筑防雷系统、网络系统大量采用,高压避雷器主要应用于输变电设备的过电压防护,可以有效地降低设备绝缘水平,是高压输变电系统不可缺少的重要防护电器,产品质量的优劣关系到输变电设备的安全运行以及千家万户的用电可靠性。避雷器产品按用途主要分为电站型、配电型和线路型避雷器,按其所采用的外绝缘材料又可分为复合绝缘外套避雷器和瓷绝缘外套避雷器,按结构种类可分为无间隙和有间隙避雷器。

与传统的瓷绝缘外套避雷器相比,复合外套无间隙金属氧化物避雷器更是以其耐污性能强、体积小、重量轻、安装方便等优越的特点,被广泛地应用于各级电力系统,由于该产品运行效果好,其技术、经济性及运行可靠性早已取得了广泛共识,属于电网建设量大面广的产品之一。复合外套无间隙避雷器主要由金属氧化物电阻片元件、环氧玻璃管(或带)、硅橡胶复合外套及金属附件等部件组成。关键组部件对批量产品质量的一致性起决定作用,其中,氧化物电阻片是避雷器的核心元件,直接影响避雷器的雷电冲击保护水平、能量吸收能力和大电流冲击耐受能力等关键性能指标;环氧玻璃管(或带)承担内绝缘、机械支撑、密封等作用,密封不良将导致潮气浸入避雷器内部引起电阻片性能降低;复合材料伞裙及护套主要承担外绝缘作用,优良的复合外套可以保证避雷器在户外各种恶劣环境下长期运行。

2.产品标准情况分析

各类避雷器产品均有国家标准,全国避雷器标准化委员会负责国家标准的制修订工作,通常修改采用对应的国际电工委员会(IEC)标准,增加了更加适合我国运行要求的技术条款,提高了部分技术参数,检验项目基本紧跟IEC标准修订的步伐。

目前,涉及避雷器产品的标准共有29个,其中国家标准8个、机械行业标准14个、电力行业标准6个、铁道行业标准1个。而这些标准中除3个标准为试验方法类标准外,其余26个标准均为产品标准。

3.产品质量指标分析

针对避雷器的使用功能要求,确定的抽查检验项目可以充分考核产品过电压限制能力、保护水平、能量吸收能力及其安全性,也能根据检验结果判断产品质量的优劣。主要特性对性能的影响见表1。

表1 避雷器主要特性及对产品性能的影响

序号

主要特性

对产品性能的影响

1

工频参考电压

在满足保护水平的前提下,工频参考电压直和流参考电压越高,避雷器本身越安全

2

直流参考电压

3

0.75倍直流参考电压下泄漏电流

泄漏电流反应避雷器小电流特性,是监控产品运行的状况的主要依据之一

4

密封性能

密封失效,水分浸入产品直接影响产品本身的运行安全

5

8/20μs雷电冲击残压

反映了避雷器的保护能力,在参考电压满足要求的前提下,冲击残压低,保护特性好

6

长持续时间电流冲击耐受性能

反映了避雷器吸收能量的能力大小

7

4/10μs大电流冲击耐受性能

反映了避雷器吸收短时(相对与长持续冲击而言)能量的能力和考核避雷器内绝缘

4.质量现状分析

(1)总体分析

近三年的抽查工作主要依据GB 11032— 2010《交流无间隙金属氧化物避雷器》等强制性国家标准及企业明示技术参数实施检验和判定,国家标准未发生任何变化,技术要求程度一致。

从历次抽查结果以及产业现状分析,产品抽样合格率不是很高或有下滑的趋势,主要是小型企业数量多,大型企业较少,大多数的小型企业合格率低是导致整体合格率不高的根本因素。

(2)质量问题原因分析

①35 kV及以下产品,投资门槛低,形成了目前产能严重过剩的局面,恶性竞争加剧,大型企业不愿进入并逐渐退出该电压等级市场。

②生产金属氧化物避雷器电阻片的主要原料是有色金属氧化物,如氧化锌、氧化铋、氧化锑等,近年来其价格大幅度上涨,使避雷器的制造成本提高。

③小型企业普遍规模很小,还有很多作坊式企业、家庭式企业,尤其是在河北省、浙江省这类情况比较多,管理和生产成本低,没有生产过程、质量检验等环节的控制,产品质量水平低。

④中型企业介于大型和小型企业之间,既没有大型企业的技术和品牌优势,也没有小型企业的价格优势,受市场的影响最大,存在质量下滑现象。

5.消费指南

(1)产品技术水平和性能要求

避雷器的制造技术就总体情况来看,国内避雷器制造水平处在国际先进水平,可以满足我国电力建设发展。用户在选型和使用中应关注避雷器的以下主要参数:

a)持续运行电压Uc;

b)额定电压Ur;

c)标称放电电流;

d)保护水平;

e)线路放电等级;

f)额定短路电流;

g)规定的长期和短期机械负荷。

(2)产品选购注意事项

选择适当的避雷器是一个优化过程,考虑系统和设备的各项参数。

应考虑避雷器的使用环境,如海拔高度和气象条件,地质条件等因素。

准确确定系统过电压情况,保证避雷器参数选取正确,才能既保护了设备,又保证了避雷器的安全运行。

电力系统用户有完备的技术规范和管理体系,设计和使用部门均应按相应规程进行选择。

(3)产品使用、维护知识

与其他输变电设备相比,避雷器看似是一种比较简单的设备,用户在运输、储存和安装时往往没有足够重视,但应关注避雷器和它的附件,如均压环、法兰盖、绝缘底座的安装,避免机械冲击损害内部电阻片,大多数情况下,应保证避雷器运输、储存、运行时处于垂直状态。

尽管制造厂在例行检验验证了避雷器的制造满足生产要求后交付客户,但如果没有遵照制造厂对运输、储存和现场组装的说明,则可能会造成对避雷器产生有害的影响或不能提供最佳的性能。必要时,需要专业人员的指导。

多节避雷器运输时通常分成多个独立的避雷器元件,必须现场重新装配,必须遵循制造厂的安装说明,元件装配必须严格按其正确的顺序,因为它们的配置和高度可能不同。

所有过程必须保护绝缘伞裙。高电压的避雷器一般装有均压环,均压环可以减弱对地电容的影响使产品轴向电压分布均匀,省略或错误安装均压环可能导致避雷器在短时间内损坏。

复合外套避雷器外绝缘表面不需要清扫,通常是免维护的。避雷器是一个密封的固定结构,没有运动部件,也没有任何备用和替代的部件,客户不应进行任何解体性维护工作。

常见的现场试验是直流参考电压试验、绝缘电阻测量、泄漏电流测量试验、持续电流试验等,这些试验有助于判断避雷器的性能状态,并可作为未来状况评估的基准。如果需要的话,可采用在线监测技术进行状态评估。

一般的维护工作可能包括:

a)计数器的测试;

b)避雷器复合外套检查;

c)检查高压端和接地端连线完好。

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