裝設氧化鋅避雷器是保護電氣設備免遭大氣過電壓損壞的主要手段，也是防護某些內過電壓的重要措施。蘇州工業(yè)園區(qū)20KV全電纜網絡是國內從未有過的配電網絡，對于這種配電網絡是否需要裝設避雷器，如果需要應如何選擇，這是一個必需研究的課題。

1 20KV全電纜配電網絡裝設避雷器的必要性

園區(qū)規(guī)劃面積為70km2,負荷預測達3～5萬KW/Km2,配電電壓采用20KV,并且全部電纜出線，中性點采用經小電阻接地的方式（電阻為20Ω，允許通過單相接地短路電流的時間為10s）。但由于作為這一系統電源的220KV線路和部分110KV線路還是采用架空線，所以變壓器的20KV側及變電站的20KV配電裝置還是有高、中壓側感應過來的過電壓的威脅，因而仍需有防止大氣過電壓的措施，開斷電容器組和大的20KV電纜也需有防止內過電壓的手段，所以裝設氧化鋅避雷器仍是必要的。

2 20KV全電纜配電網絡避雷器的選擇

2.1　避雷器技術參數的選擇

正確選用這一系統的避雷器，對20KV電網乃至主變壓器的安全可靠運行是十分必要的。但由于國內以往沒有20KV這一配電電壓等級，所以國標GB11032-2000 交流無間隙金屬氧化物避雷器（以下稱文獻1）對這一等級電網的氧化鋅避雷器參數沒有作出明確的規(guī)定，因此根據電科院和蘇州供電局合作為該系統所作的研究報告G9613（以下稱文獻2）并參考文獻1和DL/T613-1997進口交流無間隙金屬氧化物避雷器技術規(guī)范（以下稱文獻3）的原則，對氧化鋅避雷器的技術參數進行選擇。

（1）氧化鋅避雷器的額定電壓 Ur。

按文獻3表4的推薦值，對非直接接地并能在10s及以內切除故障時，對10 kV系統為13KV,推算到20 KV系統則應為26KV,但再按該文獻之表5（保護發(fā)電機避雷器額定電壓推薦值）查出發(fā)電機額定電壓為20 KV時，推薦Ur值為25 KV,，而文獻2推薦值也為25 KV,，此一數值約為系統接地時健全相電壓的1.1倍，加之國產中壓避雷器有較高的工頻過電壓耐受能力，所以選定額壓電壓為25 KV是具有較大裕度的。

由于按國際IEC標準生產的進口中壓避雷器在額定電壓下的耐受時間只有10s,比國產中壓避雷器要短得多，為提高避雷器的工頻電壓耐受能力，防止工頻過電壓時由于氧化鋅避雷器損壞而影響電網的安全運行，在選用進口氧化鋅避雷器時（如ABB公司的MWD型），宜提高一個等級，一般以27.5KV為好，這就可使它和國產25 KV避雷器有相近的工頻電壓耐受能力，以使在系統發(fā)生單相接地等情況出現工頻過電壓時也能正常運行。

（2）最大持續(xù)運行電壓Uc

一般情況下Uc≥0.8Ur（文獻3），且Uc應不小于Um(系統最高運行電壓)

這樣Uc應為20KV，文獻2之推薦值也為20KV，因而最大持續(xù)運行電壓選擇為不小于20 KV。選用按IEC標準生產的進口氧化鋅避雷器時（如ABB公司的MWD型）宜選用22KV。

避雷器的額定電壓和持續(xù)運行電壓分別采用（1）和（2）所確定的數值后，將使氧化鋅避雷器具有較高的工頻過電壓耐受水平，從而在系統發(fā)生的單相接地后，保護動作跳閘前的幾秒鐘內，健全相電壓即使升高到線電壓，也不會危及避雷器的安全運行，從而提高了配電網的可靠性。

（3）標稱放電電流

按文獻3，對3～66KV系統的配電網和電容器之標稱放電電流一般均定為5KA，這也正是一般10KV和35 KV電網所采用的，因而本系統也選擇為5KA。

（4）雷電沖擊保護水平

電氣設備全波沖擊絕緣水平與雷電沖擊保護水平之比值不得小于1.4（文獻3），20 KV系統電氣設備的全波沖擊耐受電壓為125 kV,所以避雷器5KA（8/20μs）下的殘壓應不大于89KV(125/1.4)。文獻2推薦值為65.1 kV，雷電保護因素將達到1.92，具有很大裕度。所以選用的避雷器在5KA(8/20)下的殘壓值為不大于66kV,裕度還是相當大的。

（5）操作沖擊殘壓

按文獻3之5.4.3條，操作沖擊電流為500A(30/60)。由于園區(qū)20 kV,系統為全電纜系統，系統電容相當大，所以不論是母線上裝用還是用來保護電容器的避雷器都應有較低的操作沖擊電流殘壓。由參考文獻1之表8“典型的并聯補償電容器用避雷器參數”，可算出Ur為17 kV和51 kV ,避雷器的雷電沖擊殘壓和操作沖擊電流殘壓之比均為1.28。而20 kV,系統用避雷器之Ur為25 kV ,雷電沖擊殘壓為66 kV ,如雷電沖擊殘壓與操作沖擊電流殘壓之比也選為1.28，則操作沖擊殘壓應為51.6 kV,文獻2推薦此值為55.3V?？紤]到雷電保護系數較高，有較大的裕度，選用文獻2的推薦值還是比較合適的，所以可選擇操作沖擊電流殘壓為不高于55 kV。

（6）直流1mA參考電壓UImAD.C

根據文獻1之表8，中壓避雷器的UImAD.C 與額定電壓Ur之比一般均不小于

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則Ur=25 kV時，UImAD.C應不小于35.4 kV,文獻2的推薦值也為此值。所以可選擇UImAD.C為不小于35.4 kV 。

（7） 2ms方波通流容量

按文獻1之表16，對并聯補償用電容器2ms方波電流沖擊為400A(I2000).當保護電容器用避雷器采用正常的星形接線方式時，400A 的方波通流容量允許保護22 kV級電容器組的容量為Q=U×I2000/1.075=22×400/1.075=8186kvar。

按文獻2，要求母線和饋電電纜之末端裝設之避雷器的2ms方波通流容量為500A.這樣就統一采用2ms方波電流沖擊為500A。當然如所保護的電容器組容量超過104kvar時，就需另行計算新選擇此一參數，以確保安全運行。

（8）避雷器的絕緣水平（無電阻片）

因為所用的20 kV開關柜，其絕緣水平是按IEC標準確定的，即1min工頻耐壓為50 kV , 8/20μs雷電沖擊全波耐壓為125 kV ,所以避雷器（無電阻片）的絕緣水平也應不低于上述數值。

由于避雷器均為戶內安裝，避雷器外套的公稱爬電比距可按20mm/kV選用。

2.2　避雷器的選擇

按照上面的分析和蘇州供電公司目前的使用情況，園區(qū)20kV配電網絡母線選用3EG5型氧化鋅避雷器，保護電容器選用HY5WR-26/66型氧化鋅避雷器，其主要技術參數見表1。

3 使用情況及改進建議

從運行和預防性試驗結果看，目前在我局20kV電網上所運行的避雷器還沒有出現異常，并且變電站和開閉所都沒有發(fā)生過電壓事故。但由于運行時間不夠長，工頻過電壓的情況也很少，所以額定電壓偏低和方波通流容量過小的3EG5型避雷器實際運行中雖未出現過事故，但由于其耐受工頻過電壓能力偏低，方波通流容量過小，因此可靠性不太高，建議今后不再選用，運行中的也應逐步更換成滿足表1建議采用值的國產氧化鋅避雷器或參數不低于ABB之MWK22型的按IEC標準生產的進口氧化鋅避雷器，以確保避雷器本身運行的安全，從而保證系統的安全運行。