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避雷器均压环很快会被淘汰吗

June 3, 2016 • Arresters, Columns, Woodworth on Arresters, 最近文章汇总

一个普遍的误解, 即 所看到的安装 在变电站电力变压器和其 它地方的高压避雷器上的 环便是电晕环。虽然顶部 的环确实用于电晕, 但所 有位置较低的环却发挥 着完全不同的功能, 正确 的术语应为 “均压环”。这 是因为, 它们的作用是均 匀或改善沿避雷器高度 的电场。 自首次电力系统以来, 均 压环便被用于高压避雷 器。其作用是使沿避雷器 的电压均匀分布, 这对旧 式有间隙的碳化硅避雷 器是必要的, 以确保间隙 放电的一致性。没有这些 环, 潮湿天气下间隙可能 过早放电, 即使在正常的 系统电压下也是如此。但 如果均压环在适当的位 置,在1.5倍正常工作电压 下, 湿火花放电接近于干 火花放电。当系统电压升 高至240kV及更高,均压 环变得更加重要。 20世纪80年代MOV避雷 器出现, 基于当时的知识, 需要分布沿避雷器高度的 电压再次被视为是必要的。 如果没有均压,避雷器运行 时其上半部比下半部要热。 同时,因为MOV型避雷器 本身尺寸较短,其均压环的 直径可能比同等有间隙碳 化硅设计的避雷器要小。
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400kV MOV避雷器

沿避雷器高度的对地杂散 电容是导致顶部每单位长 度的电压比底部更高的原 因。例如, 典型的400kV MCOV避雷器由四部分 组成。如果没有均压环,
通过顶部的稳态交流电压 是~200kV,正下方部分将 有~100kV通过, 而底部的 两个部分将各有~50kV通 过。相比之下, 安装了均压 环, 沿每个部分的电压将为 约~100kV。直到最近,这 都被认为是绝对必要的。 但因为占据了大量空间,均 压环也带来了一个问题。鉴 于此,当在电力变压器或线 路的入口杆塔处安装避雷 器时,避雷器之间所需的间 隙会根据最大环的半径而 增加。此外,当系统电压达 到1000kV,因为避雷器太 长, 均压环会带来更大的 挑战,其均压环必须悬挂 在靠近避雷器的中点, 这 意味着对地间隙仅有避雷 器高度的一半。 正如事实上所发生的, 1000kV系统操作过电压 水平要求的对地间隙比正
常分压系统所能提供的还 要大。所以我们现在似乎 面临着相互冲突的需要。 一方面我们需要大型的均 压环以有效地沿着避雷器 均压, 从而使避雷器从上到 下的运行温度能够保持均 匀, 但我们也需要均压环 离地更远, 以承受预期的 暂态操作过电压。 最近在慕尼黑举行的2015 年INMR国际会议上,达姆 施塔特工业大学的Volker Hinrichsen教授发表了一 篇关于无均压环特高压和 超高压避雷器的论文。他通 过试验表明, MOV避雷器 在稳态运行期间, 沿其高度 的均匀温度分布可能不像 以前认为的那么重要。事 实上, 他对额定为800kV 避雷器的研究表明,决定 避雷器稳态稳定性的最关 键因素是其平均温度而非 最高温度。这意味着, 如果 避雷器未安装均压环, 沿其
高度的电压分布可能不均 匀, 并且靠近顶部可能比底 部更热。但这一温差不会影 响避雷器的性能。 如同Hinrichsen教授的 论文中所述: 顶部阀片的 运行温度比底部高出10°C 至20°C时, 立即有2个问题 出现在他的脑海中。第一: 更高的运行温度会影响避 雷器的长期老化吗?第二: 较高的温度会影响阀片的 能量处理能力吗?初步试 验表明, 两者均不构成担 忧的理由。但他也表示, 在 我们确切知道这是现实可 行的选择之前, 需要收集 和仔细审查更多的数据。 但如果这样, 10年或更短 的时间后, 我们很可能看 到MOV避雷器上的均压 环走到尽头。 Jonathan Woodworth    

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