避雷器(Surge Arrester,又稱電涌保護器 SPD)是電力系統里的關鍵設備,作用是保護電氣設備,避免其被雷電過電壓以及操作過電壓損壞。我們選擇避雷器,不只是簡單 “挑一個型號”,而是要綜合考慮系統條件、設備特性以及保護要求,這是個精密的過程。要是選型出錯,可能會讓保護失效,甚至導致避雷器自身損壞。下面是我們整理的選擇避雷器核心參數的專業步驟與指南。?
一、核心電氣參數選擇?
這些參數是避雷器選型的基礎,我們必須讓它們和被保護系統的電氣特性嚴格匹配。?
系統額定電壓(System Voltage - Us)?
它指的是避雷器安裝所在電力系統的標稱電壓,拿 10kV、35kV、110kV 來說,都是常見的系統額定電壓。這是選型的起點,但我們絕不能直接把系統額定電壓當作避雷器的額定電壓。?
避雷器額定電壓(Rated Voltage - Ur)?
這是最核心且最關鍵的參數,指的是避雷器在短時間內能夠承受的最大工頻過電壓 —— 像接地故障引發的過電壓就屬于這類 —— 并且在承受之后,還能成功滅弧、恢復正常工作的電壓值。?
我們選擇 Ur 要遵循一個原則:Ur 必須大于系統可能出現的最大工頻暫時過電壓(TOV)。要是選的 Ur 太低,避雷器在 TOV 作用下會發生熱崩潰,甚至爆炸;要是選得太高,殘壓會升高,保護效果也會變差。?
計算 Ur 的方法,會隨系統中性點接地方式不同而變化:?
就有效接地系統(中性點直接接地)來說,Ur 通常要大于等于系統最高運行電壓(Um)的 80%。拿 Um=12kV 的 10kV 系統來說,Ur 得大于等于 0.8×12=9.6kV,所以我們常選 Ur=12kV 或 17kV 等級的避雷器。?
非有效接地系統(中性點不接地或經消弧線圈接地)的情況不同,當系統發生單相接地時,健全相的電壓會升高到線電壓,并且能持續運行一段時間,所以對 Ur 的要求更高,通常 Ur 要大于等于 1.25~1.3 倍的 Um。拿 10kV 系統(Um=12kV)來說,我們常選 Ur=17kV 的避雷器。?
這里有個重要提示:我們必須查閱最新的 GB 11032《交流無間隙金屬氧化物避雷器》與 IEC 60099-4 標準,并且結合具體電網的調諧、電容電流等情況,進行精確計算。?
持續運行電壓(Continuous Operating Voltage - Uc)?
它指的是避雷器能長期持續運行,并且在運行過程中不會改變自身性能、也不會加速老化的最大工頻電壓。?
我們選擇 Uc 要遵循的原則是:Uc 必須大于避雷器安裝點的最大持續工頻電壓。通常情況下,要是避雷器是相地連接的,Uc 得大于等于系統最高運行電壓(Um)除以√3。拿 10kV 系統(Um=12kV)來說,Uc 應大于等于 12÷√3≈6.93kV,所以我們常選 Uc=8.4kV 或更高的避雷器。?
標稱放電電流(Nominal Discharge Current - In)?
它是 8/20μs 雷電沖擊電流的波峰值,作用是劃分避雷器等級,并且代表避雷器承受典型雷電流沖擊的能力。?
我們選擇 In 時,要考慮電站與線路的重要性、雷電活動強度(比如雷暴日數量)、海拔高度以及被保護設備的重要性。常見的 In 等級有 5kA、10kA、20kA,要是安裝在變電站進線端或重要設備旁,我們通常選 20kA;要是用于配電系統或配電變壓器,我們可選 5kA 或 10kA。?
殘壓(Residual Voltage - Ures)?
當標稱放電電流(In)通過避雷器時,避雷器端子間會產生電壓峰值,這就是殘壓。殘壓是衡量保護水平的直接指標,殘壓越低,保護效果就越好。?
我們選擇殘壓要遵循的原則是:避雷器的殘壓必須低于被保護設備的雷電沖擊耐受電壓(BIL),并且留有足夠的絕緣配合裕度 —— 通常建議裕度系數在 1.15~1.4 之間,簡單說就是被保護設備的 BIL 要大于等于 1.25 倍的 Ures。?
殘壓主要分兩類:一類是雷電沖擊殘壓,用來考核避雷器對雷電波的保護能力;另一類是操作沖擊殘壓,用來考核避雷器對操作過電壓的保護能力。?
壓力釋放等級(Pressure Relief Class)?
它表示避雷器出現故障時,能夠安全釋放內部短路電流產生的氣體以及壓力的能力,從而防止瓷套爆炸。?
我們選擇壓力釋放等級時,要根據避雷器安裝點的短路電流大小來定,必須讓它大于安裝點的最大預期短路電流值。這是保障人身安全與設備安全的重要參數。

二、環境與機械參數選擇?
污穢等級?
我們要根據避雷器安裝地區的環境污染程度,選擇有相應爬電距離的避雷器外套 —— 瓷套或復合外套都可以。要是安裝在污穢嚴重的地區,像沿海區域或工業區,我們應選防污型避雷器,或帶復合外套的避雷器。?
海拔高度?
標準避雷器通常是按海拔 1000m 及以下的環境設計的。在高海拔地區,空氣比較稀薄,絕緣強度會下降,所以我們要選額定電壓更高的避雷器,或者直接用高原型產品。?
安裝方式與機械強度?
我們要考慮避雷器是座裝還是懸掛安裝,并且要確認它能否承受當地的風速、地震等級等機械應力。
三、選擇流程總結?
我們按規范選避雷器,要遵循這樣的流程:其一,收集系統參數,包括系統額定電壓(Us)、最高運行電壓(Um)、中性點接地方式、短路電流水平以及雷電活動情況等;其二,確定安裝點,要明確避雷器是裝在變壓器旁邊、變電站母線上、線路桿塔上還是配電箱內,不同位置的保護要求與過電壓情況不一樣;之后,我們計算核心參數,根據接地方式與 Um 確定額定電壓(Ur)以及持續運行電壓(Uc),根據電站或線路的重要性及雷暴日情況確定標稱放電電流(In),再根據短路電流確定壓力釋放等級;接下來,校驗絕緣配合,確保避雷器在 In 作用下的殘壓(Ures)低于被保護設備的絕緣水平(BIL/SIL),并且留有足夠裕度;然后,校驗環境適應性,核對海拔高度與污穢等級等參數是否匹配;最后,選擇產品類型,現代電力系統里,我們普遍選無間隙金屬氧化物避雷器(MOA),因為它響應快、伏安特性好,并且沒有續流。?
結論?
選擇恩彼邁避雷器參數是一項系統工作,核心思路是 “絕緣配合”。要是有任何一個參數選錯了,都可能給電力系統留下安全隱患。面對重要且復雜的系統,我們強烈建議讓專業電氣工程師來計算并選型,并且嚴格遵循最新版的國際與國家標準,這樣才能確保選出來的避雷器既能可靠保護設備,自身也能安全穩定運行。?
