避雷器(Surge Arrester,又称电涌保护器 SPD)是电力系统里的关键设备,作用是保护电气设备,避免其被雷电过电压以及操作过电压损坏。我们选择避雷器,不只是简单 “挑一个型号”,而是要综合考虑系统条件、设备特性以及保护要求,这是个精密的过程。要是选型出错,可能会让保护失效,甚至导致避雷器自身损坏。下面是我们整理的选择避雷器核心参数的专业步骤与指南。
一、核心电气参数选择
这些参数是避雷器选型的基础,我们必须让它们和被保护系统的电气特性严格匹配。
系统额定电压(System Voltage - Us)
它指的是避雷器安装所在电力系统的标称电压,拿 10kV、35kV、110kV 来说,都是常见的系统额定电压。这是选型的起点,但我们绝不能直接把系统额定电压当作避雷器的额定电压。
避雷器额定电压(Rated Voltage - Ur)
这是最核心且最关键的参数,指的是避雷器在短时间内能够承受的最大工频过电压 —— 像接地故障引发的过电压就属于这类 —— 并且在承受之后,还能成功灭弧、恢复正常工作的电压值。
我们选择 Ur 要遵循一个原则:Ur 必须大于系统可能出现的最大工频暂时过电压(TOV)。要是选的 Ur 太低,避雷器在 TOV 作用下会发生热崩溃,甚至爆炸;要是选得太高,残压会升高,保护效果也会变差。
计算 Ur 的方法,会随系统中性点接地方式不同而变化:
就有效接地系统(中性点直接接地)来说,Ur 通常要大于等于系统最高运行电压(Um)的 80%。拿 Um=12kV 的 10kV 系统来说,Ur 得大于等于 0.8×12=9.6kV,所以我们常选 Ur=12kV 或 17kV 等级的避雷器。
非有效接地系统(中性点不接地或经消弧线圈接地)的情况不同,当系统发生单相接地时,健全相的电压会升高到线电压,并且能持续运行一段时间,所以对 Ur 的要求更高,通常 Ur 要大于等于 1.25~1.3 倍的 Um。拿 10kV 系统(Um=12kV)来说,我们常选 Ur=17kV 的避雷器。
这里有个重要提示:我们必须查阅最新的 GB 11032《交流无间隙金属氧化物避雷器》与 IEC 60099-4 标准,并且结合具体电网的调谐、电容电流等情况,进行精确计算。
持续运行电压(Continuous Operating Voltage - Uc)
它指的是避雷器能长期持续运行,并且在运行过程中不会改变自身性能、也不会加速老化的最大工频电压。
我们选择 Uc 要遵循的原则是:Uc 必须大于避雷器安装点的最大持续工频电压。通常情况下,要是避雷器是相地连接的,Uc 得大于等于系统最高运行电压(Um)除以√3。拿 10kV 系统(Um=12kV)来说,Uc 应大于等于 12÷√3≈6.93kV,所以我们常选 Uc=8.4kV 或更高的避雷器。
标称放电电流(Nominal Discharge Current - In)
它是 8/20μs 雷电冲击电流的波峰值,作用是划分避雷器等级,并且代表避雷器承受典型雷电流冲击的能力。
我们选择 In 时,要考虑电站与线路的重要性、雷电活动强度(比如雷暴日数量)、海拔高度以及被保护设备的重要性。常见的 In 等级有 5kA、10kA、20kA,要是安装在变电站进线端或重要设备旁,我们通常选 20kA;要是用于配电系统或配电变压器,我们可选 5kA 或 10kA。
残压(Residual Voltage - Ures)
当标称放电电流(In)通过避雷器时,避雷器端子间会产生电压峰值,这就是残压。残压是衡量保护水平的直接指标,残压越低,保护效果就越好。
我们选择残压要遵循的原则是:避雷器的残压必须低于被保护设备的雷电冲击耐受电压(BIL),并且留有足够的绝缘配合裕度 —— 通常建议裕度系数在 1.15~1.4 之间,简单说就是被保护设备的 BIL 要大于等于 1.25 倍的 Ures。
残压主要分两类:一类是雷电冲击残压,用来考核避雷器对雷电波的保护能力;另一类是操作冲击残压,用来考核避雷器对操作过电压的保护能力。
压力释放等级(Pressure Relief Class)
它表示避雷器出现故障时,能够安全释放内部短路电流产生的气体以及压力的能力,从而防止瓷套爆炸。
我们选择压力释放等级时,要根据避雷器安装点的短路电流大小来定,必须让它大于安装点的最大预期短路电流值。这是保障人身安全与设备安全的重要参数。

二、环境与机械参数选择
污秽等级
我们要根据避雷器安装地区的环境污染程度,选择有相应爬电距离的避雷器外套 —— 瓷套或复合外套都可以。要是安装在污秽严重的地区,像沿海区域或工业区,我们应选防污型避雷器,或带复合外套的避雷器。
海拔高度
标准避雷器通常是按海拔 1000m 及以下的环境设计的。在高海拔地区,空气比较稀薄,绝缘强度会下降,所以我们要选额定电压更高的避雷器,或者直接用高原型产品。
安装方式与机械强度
我们要考虑避雷器是座装还是悬挂安装,并且要确认它能否承受当地的风速、地震等级等机械应力。
三、选择流程总结
我们按规范选避雷器,要遵循这样的流程:其一,收集系统参数,包括系统额定电压(Us)、最高运行电压(Um)、中性点接地方式、短路电流水平以及雷电活动情况等;其二,确定安装点,要明确避雷器是装在变压器旁边、变电站母线上、线路杆塔上还是配电箱内,不同位置的保护要求与过电压情况不一样;之后,我们计算核心参数,根据接地方式与 Um 确定额定电压(Ur)以及持续运行电压(Uc),根据电站或线路的重要性及雷暴日情况确定标称放电电流(In),再根据短路电流确定压力释放等级;接下来,校验绝缘配合,确保避雷器在 In 作用下的残压(Ures)低于被保护设备的绝缘水平(BIL/SIL),并且留有足够裕度;然后,校验环境适应性,核对海拔高度与污秽等级等参数是否匹配;最后,选择产品类型,现代电力系统里,我们普遍选无间隙金属氧化物避雷器(MOA),因为它响应快、伏安特性好,并且没有续流。
结论
选择恩彼迈避雷器参数是一项系统工作,核心思路是 “绝缘配合”。要是有任何一个参数选错了,都可能给电力系统留下安全隐患。面对重要且复杂的系统,我们强烈建议让专业电气工程师来计算并选型,并且严格遵循最新版的国际与国家标准,这样才能确保选出来的避雷器既能可靠保护设备,自身也能安全稳定运行。
