商品介紹

認識避雷器


避雷器簡介

一.雷突波的形成

由於大地溫度升高,造成上升氣流並造成積雨雲.雲之正負電荷被分離並積存在雲中形成雷雨胞.經一段時間累積電荷後,雲層和地面間就有一個電位差存在,當這個電位大到足以突破中間空氣的阻隔時,雲層電荷就對地釋放,也就形成閃電了.  雷擊的平均時間是30μs,雷擊的電流值約數百至數千kA之間,大電流在極短的時間內通過,會產生數百至數千kV的電壓,還會造成許多災害.  常見有直接雷擊(直接擊中輸配電線路上之線路或設備),側擊(雷擊電流無法完全經由避雷系統迴路流至大地,由接地系統反竄回來).  雷的種類分為,界雷(3KA~200KA 數秒至數百秒),渦雷(颱風時),熱雷(夏季午後平均會產生數百至數千kA之能量) 雷入侵的方式常自架空地線,接地線,電源線,信號線

二. 開關突波的形成

輸配電線路上有許多變壓噐,開關設備. 因電力調度,開關設備起閉(即on/off的瞬間), 電容器,變壓設備等均會造成很高電壓之開關突波.  突波將依循配電線路向用戶端傳導,瞬間高壓將促使絕緣耐壓較差的設備損毀.

三.避雷器的功用

避雷器是一種過電壓保護設備,將突波導入大地,限制電壓,它主要的是自動閥的作用,自動地將雷擊及開關突波等異常電壓放電, 限制電壓,避免設備的絕緣破壞並於放電後又自動地阻止電力系統電流通過.  上述動作必須在極短時間內完成,以免擾亂電力系統. 避雷器的作用主要功能為,.防止雷突波導致設備破壞(電壓高,時間短)及防止開關突波(電壓較低,時間長) 在依不同需求之應用下可將避雷器區分下列數種等級,變電所級(Station),中間級(Intermediate),配電級(Distribution).

.避雷器之演進

  • 棒狀間隙 (已淘汰)
  • 磁套管碳化矽有間隙避雷器 (SiC Arrester with Gap)
  • 磁套管氧化鋅(Metal Oxide Varistors, MOV) 無間隙避雷器 (ZnO Arrester without Gap )
  • 高分子(類似矽膠 Silicon rubber)套管氧化鋅無間隙避雷器(ZnO Polymer Arrester)

特性 / 種類

磁套管碳化矽

磁套管氧化鋅

高分子套管氧化鋅

穩定性

耐衝擊

耐濕氣

高(完全密封)

耐候性

中(抗紫外線較差)

搬運/安裝

重/不方便

重/不方便

輕/方便

抗污染

高(具撥水性)

沿面距離

礙掃清洗

不要

事故時

可能碎裂

可能碎裂

不會碎裂

價格


五.避雷器的結構

避雷器的主要構造為放電間隙及閥元件,在正常運轉時,間隙為絕緣,遇突波電壓時,間隙的絕緣被破壞而放電,將突波電流導入大地;放電後,電力系統電流亦會繼續流過避雷器,這時靠閥元件的電阻變大,使系統電力電流減少,在電流的波形為零的瞬間,切斷電流.

閥元件, 亦稱為突波吸收器(Absober)或變阻器 (Varistor - 是由 Variable Resistor 兩字合併而來),,為一種非線 性電阻, 當它和負載並聯時, 對電壓具有非線性之電阻變化,它在低電壓時電阻值很高,能阻止電流通過,在高電壓時其電阻值急速下降,能使大量電流通過.   故避雷器遇到突波時,間隙放電,突波電壓加到閥元件,便其電阻變得很小,使突波電流導入大地,而且使放電的電壓很低.(即放電電流與閥元件電阻的乘積).突波電流通過後,接著就是系統電力電流,加到閥元件兩端的電壓是電力系統電壓,電壓較低,閥元件的電阻變大,使電流大為減少.電流切斷,間隙恢復絕緣,以保護後端的負載或線路不會被突波所影響來完成避雷器的任務.

六.隔離器作用

避雷器因受突波衝擊所產生續流如無法立即切斷,會在套管內部產生高熱與高壓,使避雷器受損造成接地故障.隔離器之設計為大電流,短時間不動作,由隔離器內部之間隙放電導入接地(突波衝擊剛發生時).小電流,長時間則動作.由隔離器內部之線圈因電流通過發熱,引燃火藥爆炸切斷續流.(突波衝擊發生中後段時)

.避雷器的選擇條件

  • 動作可靠,保護效果良好
  • 動作時不擾亂電路系統的穩定度
  • 電力損失極小


.避雷器損壞原因

  • 濕氣入侵(因O-Ring老化,濕氣入侵,在突波衝擊時因高溫使濕氣膨漲產生高壓,使套管內部壓力瞬間升高,造成底蓋,元件脫落,如嚴重時,會造成套管爆裂)
  • 承受突波頻繁,元件受損
  • 套管外部受污染嚴重(突波不經避雷器導入大地,而由套管外部污染物導電而導入接地)

 

.避雷器之定期維護

  • 外觀檢查如隔離器因動作而脫落,應立即更換隔離器.
  • 定期清洗套管外部.套管外部如因污染物導電而產生電痕,致使隔離器動作時,應立即清除污染物,但如果電痕嚴重則應更換新品.
  • 鹽害,高污染地區(海邊,高污染工業區)建議安裝三年後,應更換新品.一般地區建議安裝五年後,應更換新品.

 

其他建議檢測週期  
 檢查項目 檢查週期 備註
 1.接地狀況測定 一年 雷雨期前一次與架空地線同時實施
 2.絕緣電阻值測定  三年 配合線路停電時測定
 3.放電特性試驗  必要時  
 4.洩漏電流測試  三年  

 

.避雷器主要特性試驗

  1. 絕緣耐壓 (Withstand Voltage):正常運轉下沒有引起避雷器飛弧或放電的最高電壓.其值不宜太低,俾遇到不嚴重的過電壓,不要動作,按ANSI標準,其值至少為避雷器額定電壓的1.5倍.
  2. 衝擊波放電(Impulse Spark over)電壓:避雷器的間隙(gap),決定開始放電的電壓.這放電多在衝擊波的前波(Front of Wave)發生,稱前波放電電壓,與電壓升高有關,各種額定電壓的避雷器,有不同的電壓升高率.性能良好的避雷器,衝擊波放電電壓較低.
  3. 放電電壓(Discharage Voltage):避雷器將突波電流導入大地放電時的電壓.避雷器放電電流的標準波形為8X20μs.實際上,放電電壓是放電電流流過閥元件的電阻所產生的IR電壓,其電壓與電流大小成正比.性能良好的避雷器,放電電壓較低.
  4. 續流(follow current):避雷器動作通過突波電流後,繼續流過60赫交流電力系統的電流叫續流.避雷器切斷續流愈快愈好使電力系統的擾亂減少.
  5. 避雷器的放電容量(Discharge capacity Withstand):主要的為短時間大電流(High-current Short duration)及長時間低電流(Low-current Long duration)兩種.短時間大電流放電,代表避雷器的閥元件耐熱容量.長時間小電流放電,代表避雷器對熱的穩定性及連續多次開關突波的耐力.

觀念 : 

  1. 避雷器與避雷針是截然不同的產品.
  2. 避雷器應定期維護檢查是否正常,不是等到損壞後再更換新品.
  3. 避雷器是所有電力,電器設備的必備品,如同保險絲一樣重要.
  4. 僅靠接地系統是無法根本解決雷或開關突波問題.
  5. 屋外地區建議使用磁套管或高分子氧化鋅避雷器.在屋內配電盤內建議使用磁套管碳化矽避雷器.能以最經濟方式達到保護效果.
  6. 避雷器是一種消耗品,並非永久不壞.當避雷器損壞應慶幸已發揮保護設備之功用了.
  7. 依線路安裝愈多道避雷器防護,則設備受損率愈低.畢竟避雷器與設備比較價格低多了.
  8. 如欲進一步瞭解避雷器,可參考 IEEE C62.11 及台電 C002 規範.