3～500kV交流电力系统金属氧化物避雷器使用导则
3～500kV交流电力系统金属氧化物避雷器使用导则
SD 177-86
水利电力出版社（技术Q群128470976）
中华人民共和国水利电力部
关于颁发《3～500kV交流电力系统金属氧化物避雷器技术条件》和《3～500kV交流电力系统金属氧化物避雷器使用导则》的通知
(86)水电技字第55号
现颁发《3～500kV交流电力系统金属氧化物避雷器技术条件》(SD176～86)《3～500kV交流电力系统金属氧化物避雷器使用导则》(SD177～86)，自1986年12月1日起施行。
该《技术条件》和《使用导则》，系参照国际电工委员会(IEC)有关标准文件并按我国目前金属氧化物避雷器制造和电网情况所制订，是选用和鉴定国产避雷器的技术依据，也是先用进口避雷器的参照文件。
施行中的问题和意见，请告北京清河电力科学研究院高压所水利电力部避雷器标准化技术委员会秘书处。
1985年8月25日
1 引言
另一方面，由于金属氧化物避雷没有串联间隙，电阻片不仅要承受雷电过电压和操作过电压，还要耐受正常的持续相电压和暂时过电压，因而存在着在这些电压作用下的老化、寿命和热稳定问题。此外，在某些情况下，如避雷器和邻近物体间的杂散电容，以及污秽等因素引起电压沿避雷器分布不均匀时，将造成避雷器的局部过热。因此，在使用中考虑的问题与常规的以碳化硅为要原料的避雷器有所不同，需要加以注意。
2 选用避雷器的一般程序
本导则考虑的是安装在导线与接地部分之间的相对地避雷器，其选用的一般程序如下：
2.1 根据系统最高工作电压确定避雷器的持续运行电压。
2.2 估算避雷器安装点的暂时过电压幅值和持续时间。
2.3 估算通过避雷器的雷电过电压放电电流的最大幅值。
2.4 估算通过避雷器的操作过电压放电电流和能量。
2.5 选择避雷器的额定电压、标称放电电流和能量。
2.6 确定所选择避雷器的保护水平。
2.7 根据避雷器与被保护物的距离和其它影响因素，计算用避雷器保护时在被保护设备上出现的过电压值。
2.8 校核被保护设备的雷电过电压、操作过电压耐受强度是否高于被保护设备上出现的过电值。必须考虑设备外绝缘的空气绝缘强度与海拔高度的关系，以及内绝缘强度随运行时间而降低的因素。
3 避雷器主要参数的选定
3.1 持续运行电压
由于金属氧化物避雷器没有串联间隙，正常工频相电压要长期作用在金属氧化物电阻片上。为了保证一定的使用寿命。长期作用在避雷器上的运行电压不得超过避雷器的持续运行电压，选择避雷器时必须注意这个参数。
在实际应用中，加在避雷器两端的最大电压为系统最高工作电压Um和1/3，所以选择金氧化物避雷器时发必须使它的持续运行电压大于或等于Um/3。电力系统的额定电压、最高工作电压和最高工作相电压见表1。
表1 电力系统的额定电压、最高工作电压和最高工作相电压
3.2 暂时过电压
对无间隙的金属氧化物避雷器，不仅要考虑安装点暂时过电压的幅值，而且要考虑暂时过电压的持续时间，并结合避雷器的初始能量来选择其额定电压。因为暂时过电压也可能是由雷击或操作过电压引起系统故障而产生。因此，避雷器在承受暂时过电压前会吸收一定的操作过电压或雷电过电压能量，主要是操作过电压能量。这部分初始能量会引起金属氧化物电阻片温度升高，因而影响避雷器暂时过电压耐受能力。
表3和《技术条件》表1列出了可供选择的金属氧化物避雷器额定电压，按直述要求在保证避雷器应有寿命的条件，选择较低一级额定电压将取得更大的保护裕度。但如果避雷器耐受暂时过电压的能力相比较，超过了避雷器的耐受能力则需选择额定电压较高一级的避雷器。
3.3 雷电过电压放电电流幅值
通过避雷器的雷电过电压放电电流幅值，主要决定于连接到变电所的输电线路、变电所对直击雷的防护和系统电压等以及输电线路和绝缘水平等。我国110kV及以上**的线路均全线架设避雷线，保护角也比较小。一般认为，通过避雷器的雷电流幅值，110kV及220kV系统不大于5kA；330kV筚就大于10kA；500kV系统，在变电所装有两组及以上同等的避雷器时，每组避雷器一般不大于10kA，只有一组避雷器时不大于20kA。避雷器标称放电电流**(《技术条件》3.4条)即按此确定。
通过避雷器的雷电流波形，按国家标准GB311、6～10～83规定，采用8/20us，幅值为65kA、40kA及20kA。
3.4 操作过电压放电电流能量
a.线路合闸和重合闸；
b.空载变压器和并联电抗器分闸；
c.空载线路分闸和切合电容器组；
研究电力系统中的操作过电压以及通过避雷器的放电电流波形、幅值及能时，可采用暂态网络分析仪(TNA)，也可以采用数字计算程序(EMTP)计算。
《技术条件》表4中还列出3～63kV**避雷器操作过电压试验电流为1000A、500A、250A三种，这主要考虑保护电容器时，不同容量电容器组的要求。
金属氧化物避雷器与普通碳化硅避雷器的型式试验不同，它除要单独进行长持续时间冲击电流或矩形波冲击电流的试验外，还应做动作负载试验。在动作负载试验中，最后在连续两次长持续时间放电以后(100ms内)，施加额定电压和持续运行电压，对被试避雷器比例单元进行考验。可以认为，避雷器在一次操作过电压中吸收的能量相当于两次长持续时间放电的能量之和。
表2 不同电压**所对应的长持续时间放电**及线路参数
注： 表中标么值的基数是系统最高相电压的峰值。
国外有的厂家为了使各种没额定电压的避雷器的能量吸收能力统一化，以kj/kV(避雷器额定电压)为单位表示。这个数字是按两次长持续时间放电的能量算出的。在使用TNA或计算机算出具体安装点的避雷器在一次操作过电压下需要吸收的能量时，可以与厂家提供的能量吸收能力进行校核。
3.5 额定电压
避雷器的额定电压，应按3.2条的要求选定，并且要保证避雷器的持续运行电压大于或等于所在系统的最高工作相电压。
3.7 配合系数
部标准SD119-84《500kV电网过电压保护绝缘配合与电气设备接地暂行技术标准》，规定500kV电气设备内绝缘全波雷电冲击试验电压与避雷器10kA雷电冲击电流残压间的配合系统应不小于1.4；操作波冲击试验电压与避雷器操作冲击电流残压间的配合系数应不小于1.15。对于载波试验电压与陡波冲击电流残压的配合系数没有明确的要求。
对于系统额定电压330kV及以下电气设备的配合系数，过电压保护规程中没有明确规定。一般认为，330kV一级可参照采用500kV的配合系数，220kV及以下的电压**，则应取得更大一些。
在实际工程中，当避雷器装在母线上需要同时保护电气距离比较远的变压器和其他设备，或者保护电缆和电缆同架空线的接头，或者保护SF6气体绝缘金属封闭电器时，要判断避雷器与被保护设备是否配合，则应通过计算机计算或模拟试验来确定。
一般碳化硅避雷器，瓷套外表面污秽会引起电压分布不均匀，严重时会导致间隙放电电压下降，甚至引起不能切断续流的事故。金属氧化物避雷器虽然没有由间隙所引起的这类问题，但由于电压分布不均匀或暂态变化，会引起局部过热，多节避雷吕还可能发生通过电阻片的电流和瓷套外表面电流之间的转移。所以，金属氧化物避雷器也必须进行污秽试验。
人工污秽试验应能模拟避雷器由于污秽引起的热效应。试验结果应表明，有足够外绝缘强度的避雷器的内部设计，不会使其能量吸收能力降低到不能保证的数值。
但是，人工污秽试验很难代表实际的运行条件，因此，需要积累自然污秽现场试验的数据。
首先应采取有措施是，按照部颁污秽地区分级标准，采用相应的瓷套爬电距离。
a.频繁切合的电动机；
b.并联电容器组；
c.SF6气体绝缘金属封闭电器。
5 维护和检查
5.1 维护
为了防止避雷器由于严重污秽引起的局部过热，建议定期清扫或带电水冲洗。
5.2 检查
发电厂、变电所的避雷器应安装专用的动作记录器，记录通过避雷器冲击电流的次数。
附加说明：
本标准由水利电力部科学技术司提出，由水利电力部避雷器标准化技术委员会负责起草。
起草工作组成员：李启盛 梁毓锦(以下按姓氏笔划为序)
王志胜、王维洲、冯家明、刘叔华、张大琨、张学鹏、张翠霞、沈宗扬、樊力、颜文