发布时间：2021-07-19　　　

　　目前，随着真空断路器的大量使用以及对电网质量要求的提高，过电压保护装置的使用越来越广泛。在近几年的发展过程中，出现了多种不同的结构形式，总体上产品的结构以及参数选配逐渐趣于合理化，多种结构形式已经具有一定的运行业绩。但总体说来其设计理念、制造工艺、针对性选型等方面的经验尚显不足，对产品的参数选配及结构设计缺乏全面性考虑，无法实现对设备的保护性能与自身的安全性能之间良好的统一。更有甚者，为了追求市场效果，过多地强调某一方面的优势，并夸而大之，从而导致设计与使用单位在选用该类产品时无所适从，甚至造成误区，为电力系统的安全运行埋下隐患。在此作者针对国内常见的几种误区进行分析阐述，以期能够对该类设备的设计以及使用选型起到一定的帮助作用。

　　1、 关于氧化锌电阻残压选择的误区

   近年来，有些生产厂家出于商业利益的考虑，过分强调降低保护器的直流1mA参考电压U1mA和保护器的操作电流残压U残，推荐理由为保护器动作值降低，可以将过电压限制在一个更低的水平。造成“保护器残压越低越好”的误区。

　　1） 从氧化锌电阻的安全性分析：如图一所示，按照IEC标准，氧化锌非线性电阻的安全运行区域为“长期施加在电阻两端的电压应小于0.75倍的直流1mA参考电压”，氧化锌电阻本身具有易老化的缺点，具有一定的使用寿命，过多地无谓动作，只会加速氧化锌非线性电阻的老化，最终导致保护器击穿甚至爆炸，反而给电力系统埋下安全隐患。

　　2） 按照保护器与设备的绝缘承受能力配合分析：按照国家标准，用电设备本身具有一定的绝缘承受能力，系统过电压的承受是由用电设备自身的绝缘耐受能力和过电压保护器共同承担的，保护器只需要在设备绝缘受到威胁时将过电压进行吸收泄放，所以过电压保护器的参数设计应该与设备的绝缘承受能力相匹配，在保证设备绝缘安全的前提下，也必须尽可能地保障自身的安全。对于不会危及设备绝缘安全的过电压，设备自身可以承受，不需要降低保护动作值、牺牲保护器自身的安全性来实现，这样做没有必要，反而给系统增加新的故障隐患。

　　3） 在电压梯度确定的前提下，保护参数的降低，必然使过电压保护装置单元氧化锌电阻的数量减少，过电压保护装置主要成本在于氧化锌电阻，降低成本以追求利润最大化是一些厂家的最终目的，同时市场的恶性竞争也加剧这种了情况。其结果，必然导致过电压保护装置事故率大大上升。最近几年的实际运行效果也说明了这个问题。

　　2、 关于氧化锌电阻串联放电间隙的误区

　　串联间隙结构是指在氧化锌电阻与电源之间串联一个放电间隙，如图2所示，将氧化锌电阻与电源隔离，从而减少氧化锌电阻的动作。这种结构在某种程度上可以延缓氧化锌电阻的衰老，但是，它具有更多的负面作用，将其夸大为“串联间隙结构比无间隙结构安全可靠”是一种误区。

　　ZnO电阻本身在一定的持续运行电压下可以长期安全地运行，在荷电率不高于上限值时（国内试验值为0.867），保护器是安全可靠的，只是对电动机类的弱绝缘设备保护裕度较小。

　　串联间隙结构是在九十年代初期，ZnO电阻制造工艺落后，0.75倍的直流1mA参考电压下的漏电流很大，大电流冲击耐受能力较小的情况下，为了保护ZnO电阻而借鉴的阀式碳化硅（SiC）避雷器结构。目的是为了减少保护器的动作几率，延长使用寿命。理论上可以降低ZnO的设计保护值，保护ZnO电阻。但是，近年来的实际运行效果显示，放电间隙无论对保护设备安全还是对保护器本身都没有好处，事故率居高不下。在弧光接地情况下，无间隙氧化锌避雷器（MOA）和串间隙保护器都有发生损坏或爆炸的事故记录，对于这种事故，用户、设计人员及国内一些专家都能够接受，也可以理解。但是串联间隙结构在正常工况下（无雷击、无操作）发生爆炸十分频繁，为此，在内蒙呼和浩特、江苏望亭、四川成都、河南洛阳等事故现场已经多次由专业人员进行讨论分析，虽然没有明确的定论，综合分析，主要原因可能有以下几点：

　　1） 由于间隙的隔离，ZnO设计残压低，同时为了降低成本，设计承受能力低。另外间隙的截断比和分散度较大，放电不稳定，波动较大，如果动作电压升高，失去保护作用；动作电压降低，间隙频繁动作，容易发生爆炸。

　　2） 由于间隙的隔离，使整个保护动作过程分为两部进行，首先间隙放电，然后ZnO导通，间隙每次放电对ZnO造成冲击。

　　3） 由于间隙的隔离，ZnO良好的非线性特性无法发挥，在间隙放电之前，ZnO非线性电阻起不到缓和过电压波头陡度和降低振荡频率的作用，当过电压波头陡度大时，将会使设备的匝间绝缘击穿

　　4） 串间隙保护器的工放试验值和厂家标注值都是稳态放电值，实际工况是在稳态放电前有一个“放电→熄弧→又放电→又熄弧…”的脉冲放电过程。结果造成试验值和实际放电值不同，过高地估计了其工放值，对安全运行十分不利。

　　所以，串联放电间隙仅仅是在氧化锌电阻承受能力达不到的情况下的一种权宜措施，对弱绝缘设备可以扩大保护裕度，但是其性能的稳定性、自身的安全性、保护的可靠性远远不如纯物理特性的氧化锌非线性电阻。

　　3、 关于适用范围的误区

　　有些制造厂家的技术人员在介绍产品时，多次强调其过电压保护器可以对各种过电压进行限制，包括间歇性弧光接地过电压，实际是一种误导。过电压产生的原因不同，持续时间、幅值、振荡频率都不相同，其能量也就不同，而过电压保护装置由于体积的限制，设计能量有限，它主要是针对瞬时性的过电压进行限制保护。将一种过电压保护装置强调为对不同原因引起的过电压都能够可靠保护是一种误区。

　　过电压保护器是针对雷电、操作等瞬时过电压进行设计，要求保护器对长时间谐振过电压、接地过电压进行保护是不科学的，也是不经济的。国家标委会、电科院都曾经撰文指出：“由于谐振过电压、接地过电压持续时间的不确定，能量也就无法确定，不可能要求保护器对这类过电压进行消除，为了保障保护器不爆炸，对这类过电压应该采取回避。”如果避雷器、阻容吸收器能够保护这种类型的过电压，在我国沿用了几十年的消弧线圈不就太可笑了吗。所以任何保护器生产厂家宣称其保护器、避雷器能够保护谐振过电压、接地过电压都是不科学的、不必要的，也是不负责任的。

　　4、 结语

　　1） 过电压保护装置的设计参数应该与被保护设备的绝缘耐受能力相配合，既要保护用电设备的安全，也要避免自身成为安全隐患，实现保护的全面性、可靠性与安全性的统一。

　　2） 串联间隙的过电压保护装置仅仅是为了保护自身的ZnO电阻或制造商降低成本而采取的一种权宜措施，它使保护的可靠性与稳定性大大下降，所以，并不是过电压保护器的发展方向。

　　3） 过电压产生的原因不同，其幅值、持续时间、能量等都不一样，要求过电压保护器、避雷器能够对系统所有的过电压进行保护是不科学的。

　　4） 问题的解决可以通过以下几方面着手：改变ZnO电阻的配方、提高其电气性能；保护参数的设计与被保护设备的绝缘耐受能力配合考虑；针对同的设备、不同的线路分别采取相应的的保护措施。

　　参考文献

　　1． 李锦鹏，郭思君：3～66kV电力系统过电压保护器的应用与发展，高电压技术，2004年第8期