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河南理工大學萬方科技學院
本科畢業(yè)設(shè)計（論文）中期檢查表
指導教師：劉傳紹 職稱： 教 授
所在院（系）： 機械動力與工程學院 教研室（研究室）： 機制教研室
題 目
立式珩磨機珩磨頭設(shè)計
學生姓名
張全斌
專業(yè)班級
10機械升1班
學號
0816101006
一、選題質(zhì)量：（主要從以下四個方面填寫：1、選題是否符合專業(yè)培養(yǎng)目標，能否體現(xiàn)綜合訓練要求；2、題目難易程度；3、題目工作量；4、題目與生產(chǎn)、科研、經(jīng)濟、社會、文化及實驗室建設(shè)等實際的結(jié)合程度）
1， 該選題為立式珩磨機珩磨頭設(shè)計，可以對我們大學四年所學知識進行一次大而全面的練習。
2， 這將對我們以后工作起到十分有效的幫助，也能達到一個綜合訓練的效果，又加強
了實際的動手動腦能力。
3， 題目的難易程度很適中，對我們既是一個挑戰(zhàn)也是一個很好的鍛煉提高過程。
4， 題目的工作量：要求完成2.5張以上的A0圖紙，2.5—3萬的說明書一份。
5， 選題不但能緊密的結(jié)合生產(chǎn)和實踐，也是在我們所學習過的范圍之類，對我們
以后不管是科研還是從事實際的工作對有很大的幫助。
二、開題報告完成情況
在老師指導和同學們的幫助之下，我順利的開始我本次畢業(yè)設(shè)計。我在自己經(jīng)過一些查閱資料的前提下，慢慢的摸索出了一些門道。
由于我們這次是第一次獨立的立式珩磨機設(shè)計珩磨頭，在以前接觸這方面的知識較少，所以在剛開始就不是很順利，甚至感到有些無從下手，但是經(jīng)過和指導老師的提示和與本組同學的商量之后， 我逐漸找到是設(shè)計的切入點，順利的完成了開題報告。并有了一定的成果和進行了一些前期的工作，并使本次設(shè)計有了一個良好的開始。最后我在查閱了一些資料以后，現(xiàn)在已經(jīng)進入了計算設(shè)計過程，我將在以后工作中繼續(xù)努力，認真完成這次畢業(yè)設(shè)計。
三、階段性成果
1．通過對機床系統(tǒng)的學習，在加上老師的仔細講解，我收集了大量的資料和文獻，為設(shè)計的順利完成打下了堅實的基礎(chǔ)。
2. 在老師的指導和同學的幫助下找到了設(shè)計的基本方法，開始了一些基本的原理
設(shè)計，并取得了一定成果。
3. 完成了開題報告。
4．進行了前期的一些工作和設(shè)計，對整個設(shè)計有了一個大體的方案。
四、存在主要問題
由于我們這次是第一次獨立的機床裝置，所以在剛開始就不是很順利，對做一個畢業(yè)設(shè)計的基本知識都沒有認識，后來找了指導老師，老師給我在他去年指導畢業(yè)設(shè)計的基礎(chǔ)上，針對我們本科生以前存在的問題，進行了仔細的講解，然后我再與本組其他同學的商量之后，我慢慢的自己逐漸找到是設(shè)計的切入點，我覺得這對我以后有很大的作用。
但是隨著設(shè)計的逐漸進行我有遇到了許多的新的和更加復雜的問題，這些問題使我充
分認識到了自己在以前學習中的不足和自己與一些同學的差距，所以我要以本次設(shè)計問契機
加強自己在學習上薄弱環(huán)節(jié)，爭取使我的畢業(yè)設(shè)計能夠取得好的成績，也能夠使我所學的知
識能夠在以后的工作中發(fā)揮更大的作用。
五、指導教師對學生在畢業(yè)實習中，勞動、學習紀律及畢業(yè)設(shè)計（論文）進展等方面的評語
指導教師： （簽名）
年 月 日
河南理工大學萬方科技學院
本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
題目名稱
立式珩磨機總體設(shè)計
學生姓名
張全斌
專業(yè)班級
機制10升(一)班
學號
0816101006
一、 選題的目的和意義：
畢業(yè)設(shè)計是我們大學生活最后的一項重要學習任務，是對四年所學知識的總結(jié)和靈活運用；是我們結(jié)束本科學習，走上工作崗位或進一步深造的必由之路，其意義重大。通過這一過程，我們達到以下目的：
1 熟悉珩磨機床的基本結(jié)構(gòu)和原理；
2 拓展解決問題的思維能力，讓思維更活并培養(yǎng)創(chuàng)新意識；
3 通過畢業(yè)設(shè)計的實踐演練環(huán)節(jié)的訓練，把基礎(chǔ)理論知識聯(lián)結(jié)成有效的知識網(wǎng)絡(luò)體系，使我們對整體機械結(jié)構(gòu)的構(gòu)型設(shè)計有一定深度的認識；
4 掌握一般設(shè)計流程和解決問題的方法論，為實踐提供解決問題的思路
通過本次畢業(yè)設(shè)計，能夠?qū)α⑹界衲C床有個全面的認識，對工作臺的結(jié)構(gòu)、組成、功能和性能等都有了全面的認知，使自己設(shè)計能力和實踐能力都有很大的提高；能夠把我們先前學習的基礎(chǔ)和專業(yè)基礎(chǔ)課程中所獲得的理論知識在實際的設(shè)計工作中綜合地加以應用，不僅僅在理論上加深認知，更通過實際的設(shè)計操作使自己動手能力有了更大的提高；能夠正確熟練運用國家標準、手冊、圖冊等資料、工具的能力，鍛煉自己的設(shè)計計算、數(shù)據(jù)處理、編寫技術(shù)資料、繪圖等獨立工作能力，培養(yǎng)我們綜合分析、理論聯(lián)系實際和團隊合作意識的能力，為以后工作積累一些經(jīng)驗。
二、 國內(nèi)外研究綜述：
珩磨是一種常用的精加工工藝，可獲得高尺寸精度、高形狀精度和低粗糙度（可達Ra 0.05），并且內(nèi)孔表面有交叉網(wǎng)紋。珩磨機床的種類有平面珩磨機床、外圓珩磨機床、內(nèi)圓珩磨機床等。目前，世界上應用最多的是內(nèi)圓珩磨機床。立式珩磨機是伴隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展和工業(yè)現(xiàn)代化的需要而產(chǎn)生的。其被應用許多方面，因珩磨機是高精度汽車零部件和精密液壓件生產(chǎn)的必備裝備，所以被廣泛應用于縫紉機零件，汽車零部件，甚至航空航天零部件的生產(chǎn)。
珩磨是利用安裝于珩磨頭圓周上的一條或多條油石，由漲開機構(gòu)（有旋轉(zhuǎn)式和推進式兩種）將油石沿徑向漲開，使其壓向工件孔壁，以便產(chǎn)生一定的面接觸。同時使珩磨頭旋轉(zhuǎn)和往復運動，零件不動；或珩磨頭只作旋轉(zhuǎn)運動，工件往復運動，從而實現(xiàn)珩磨。在大多數(shù)情況下，珩磨頭與機床主軸之間或珩磨頭與工件夾具之間是浮動的。這樣，加工時珩磨頭以工件孔壁作導向。因而加工精度受機床本身精度的影響較小，孔表面的形成基本上具有創(chuàng)制過程的特點。
目前國內(nèi)市場上同類技術(shù)的產(chǎn)品主要是美國和瑞士的,瑞士早期用于鐘表里的齒輪拋光。國內(nèi)在80年代已掌握這項技術(shù),當時主要用在軍事領(lǐng)域,如導彈里的機械定時齒輪拋光。現(xiàn)在國內(nèi)也有廠家有成型的民用型號投入市場。價格比起國外的便宜的多,但由于推廣力度不足,市場占有率還是相當?shù)牡汀?
珩磨機床的未來發(fā)展方向：小型臥式珩磨機床向復雜化、數(shù)控化方向發(fā)展。臥式珩磨機床目前很少做到閉環(huán)控制，無法嚴格保證大批量生產(chǎn)的超高加工精度。未來的小型臥式珩磨機床 通過NC控制，主動測量，應當能提高加工零件的尺寸一致性。目前，大型臥式珩磨機床的發(fā)展很迅速，已經(jīng)作到NC控制，遠程測量反饋，半閉環(huán)控制。立式珩磨 機床將在目前完全閉環(huán)控制的基礎(chǔ)上發(fā)展超高速主軸系統(tǒng)，進給頻率更快，進給晚小的進給系統(tǒng)，能夠自我修整珩磨油石的珩磨系統(tǒng)或者珩磨中心，各種人為因素的 影響。目前，珩磨機床能實現(xiàn)平面、外圓、內(nèi)圓的珩磨加工；通過珩磨工具的改進，能夠?qū)崿F(xiàn)橢圓內(nèi)孔和曲面的珩磨。在珩磨外圓領(lǐng)域，將取得突破性發(fā)展，能夠在 大多數(shù)外圓加工中取代外圓磨。
珩磨機床作為復雜的生產(chǎn)工具，最根本的是加工工藝與主機結(jié)構(gòu)布局設(shè)計，而各種新工藝，新材料，新元件，新刀具，新控制系統(tǒng)等也將運用在珩磨機床上，未來的珩磨機床的加工精度會更高，加工效率更快，加工范圍更廣泛。
三、 畢業(yè)設(shè)計（論文）所用的主要技術(shù)與方法：
1．在圖書館查閱相關(guān)參考書籍；
2.在圖書館數(shù)據(jù)庫查找相關(guān)資料；
3.通過上網(wǎng)搜索網(wǎng)頁尋找下載相關(guān)信息和資料；
4.在老師和同學的幫助下理清設(shè)計思路和步驟；
5.對查到的資料和數(shù)據(jù)進行整理，計算和分析；
6.在設(shè)計過程中，征求老師的意見，與同學進行討論，使設(shè)計更加完善。
四、 主要參考文獻與資料獲得情況：
[1] 楊叔子. 機械加工工藝師手冊. 機械工業(yè)出版社，2001
[2] 吳相憲 王正為主編. 實用機械設(shè)計手冊. 中國礦業(yè)大學出版社，1993
[3] 王洪欣 李木主編. 機械設(shè)計工程學[I]. 中國礦業(yè)大學出版社，2001
[4] 唐大放 馮曉寧主編. 機械設(shè)計工程學[II]. 中國礦業(yè)大學出版社，2001
[5] 唐金松主編 簡明機械手冊手冊[II]，上?？茖W技術(shù)出版社，2002
[6] 中國紡織大學工程圖學教研室等編. 畫法幾何及工程制圖. 上?？茖W技出版社，1997
[7] 孔慶華 劉傳紹 主編. 極限配合與測量技術(shù)基礎(chǔ). 同濟大學出版社，2002
[8] 史美堂 主編. 金屬材料及熱處理. 上?？茖W技術(shù)出版社，1983
[9] 蘇翼林 主編. 材料力學. 高等教育出版社，1980
[10] 顧崇銜 主編. 機械制造工藝學. 陜西科學技術(shù)出版社，1999
五、 畢業(yè)設(shè)計（論文）進度安排
1.第5周—第9周：畢業(yè)實習并完成畢業(yè)實習報告；
2.第8周—第10周：完成本科畢業(yè)設(shè)計開題報告并進行畢業(yè)設(shè)計的基本計算；
3.第11周—第13周：整理畢業(yè)設(shè)計說明書和用CAD軟件繪制零件圖、裝配圖；
4.第14周—第15周：對畢業(yè)設(shè)計進行修改、完善，準備答辯。
六、 指導教師審批意見：
指導教師： （簽名）
年 月 日
5
河南理工大學
實習報告
1．實習目的
機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)是一門實踐性很強的專業(yè)，畢業(yè)實習是本科教學計劃中非常重要的一個教育環(huán)節(jié)，是學生在校學習期間理論聯(lián)系實際、增長實踐知識、培養(yǎng)自身各方面能力的重要手段和方法。通過實習，了解企業(yè)生產(chǎn)流程、工藝流程和企業(yè)管理等相關(guān)知識，并了解本專業(yè)發(fā)展前沿，涉獵相關(guān)學科知識，使機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的學生初步具有科學研究與解決工程實際問題的能力、較強的實踐動手能力和創(chuàng)新意識的高級應用型人才。畢業(yè)實習是大學本科專業(yè)學習中不可缺少的重要部分，通過一段時間的生產(chǎn)實習后，使自己具備足夠的技能，應付將來市場的挑戰(zhàn)并保持強勁的競爭力，并為下一步的畢業(yè)設(shè)計打下堅實的基礎(chǔ)。
畢業(yè)實習是我們機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)知識結(jié)構(gòu)中不可缺少的組成部分，并作為1個獨立的項目列入專業(yè)教學計劃中。其目的在于通過實習使學生獲得基本生產(chǎn)的感性知識，理論聯(lián)系實際，擴大知識面；同時專業(yè)實習又是鍛煉和培養(yǎng)學生業(yè)務能力及素質(zhì)的重要渠道，培養(yǎng)當代大學生具有吃苦耐勞的精神，也是學生接觸社會、了解產(chǎn)業(yè)狀況、了解國情的1個重要途徑，逐步實現(xiàn)由學生到社會的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)我們初步擔任技術(shù)工作的能力、初步了解企業(yè)管理的基本方法和技能；體驗企業(yè)工作的內(nèi)容和方法。這些實際知識，對我們學習以后的工作，都是十分必要的。
2．實習要求
（1）明確實習任務，認真學習實習大綱，提高對實習的認識，做好思想準備；
（2）掌握機械加工工藝方面的知識及方法；
?。?）認真完成實習內(nèi)容，按規(guī)定記實習筆記，撰寫實習報告，收集相關(guān)資料；
?。?）虛心向工人和技術(shù)人員學習，尊重知識，敬重他人，甘當小學生。及時整理實習筆記、報告等。不斷提高分析問題、解決問題的能力；
（5）自覺遵守學校、實習單位的有關(guān)規(guī)章制度，服從指導教師的領(lǐng)導，培養(yǎng)良好的風氣；
（6）了解企業(yè)生產(chǎn)管理模式，學習先進的管理方式方法。
3．實習內(nèi)容
3．1 實習概況
實習單位：南陽金冠電氣有限公司
實習時間：2012-3-6到2012-5-1
實習學生：張全斌
3．2 實習公司簡介
南陽金冠電氣有限公司位于河南省南陽市，前身是“河南金冠王碼信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司”，是全國最大的專業(yè)生產(chǎn)氧化鋅避雷器和氧化鋅電阻片的公司。公司經(jīng)過20多年的創(chuàng)業(yè)，如今已確立了以氧化鋅避雷器，氧化鋅電阻片、互感器，復合絕緣子及電氣儀表等幾大類電氣產(chǎn)品為主導的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。2005年5月，原公司通過引資合作組建了中外合作企業(yè)----南陽金冠電氣有限公司。新的公司以嶄新的面貌，更高的效率和更嚴格的質(zhì)量控制體系蓬勃發(fā)展。 公司具備年產(chǎn)50萬臺（支）避雷器（電壓從0.22kV到1000kV）和460萬片電阻片（直徑從32mm到138mm）和的能力，同時年產(chǎn)互感器4200臺（電壓從35kV到500kV）和復合絕緣子20萬支（10kV到500kV），產(chǎn)品各項性能指標符合GB11032-2000和IEC60099-4標準，其中3-36KV硅橡膠外套避雷器通過了國際權(quán)威機構(gòu)----荷蘭KEMA實驗室的型式試驗，氧化鋅避雷器及在線監(jiān)測儀，互感器，復合絕緣子等產(chǎn)品均通過了ISO9001和ISO14001質(zhì)量，環(huán)境體系認證。 公司產(chǎn)品覆蓋國內(nèi)29個省市區(qū)，并出口到俄羅斯，日本，韓國，土耳其等歐亞/南美國家和地區(qū)。我們以可靠的質(zhì)量，適中的價格，滿意的服務，深受國內(nèi)外客戶的信賴和好評。
南陽金冠電氣有限公司是國內(nèi)規(guī)模最大的氧化鋅高壓壓敏電阻片和氧化鋅避雷器生產(chǎn)基地,目前，公司已具備年產(chǎn)氧化鋅壓敏電阻片650萬片、氧化鋅避雷器50萬臺（支）、110－500kV互感器4500臺、110-500kV復合絕緣子10萬支的生產(chǎn)能力，其中氧化鋅壓敏電阻片及氧化鋅避雷器通過了荷蘭KEMA認證，氧化鋅避雷器及在線監(jiān)測儀、互感器、合成絕緣子等產(chǎn)品均通過了ISO9001、德國TUV質(zhì)量體系認證和ISO14001環(huán)境體系認證。
公司經(jīng)過近三十年技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，已形成年產(chǎn)Φ32－138金屬氧化物壓敏電阻片450萬片、0.22-1000kV避雷器50萬臺（支）、35－500kV互感器4500臺、10－500kV復合絕緣子10萬支的生產(chǎn)能力，主導產(chǎn)品均通過了ISO9001質(zhì)量管理體系、ISO14001環(huán)境管理體系認證，其中出口型氧化鋅避雷器通過了荷蘭KEMA機構(gòu)的見證試驗，500kV避雷器、220kV復合外套避雷器、110kV互感器等產(chǎn)品被認定為國家重點新產(chǎn)品。
公司是國家級高新技術(shù)企業(yè)，設(shè)立有省級技術(shù)中心，中心下設(shè)電阻片研制室、避雷器研制室、互感器研制室和電氣儀表研制室，現(xiàn)有開發(fā)人員75人，其中高級工程師4人，中級職稱人員65人；中心建立有750kV 和1000kV高壓試驗大廳各一座，擁有各類研究開發(fā)設(shè)備269臺（套），具備獨立研發(fā)全系列避雷器、互感器及復合絕緣子的能力。截止目前，技術(shù)中心共承擔了1個國家火炬計劃項目，4個國家重點新產(chǎn)品項目，2個省級重大科技攻關(guān)項目，獲得市級以上科技獎勵10多項，取得科技成果40多項。
多年來，公司以“產(chǎn)品設(shè)計合理、質(zhì)量穩(wěn)定可靠、服務優(yōu)質(zhì)及時”而贏得客戶的贊譽，產(chǎn)品暢銷全國30個省市、200多家電源項目和鐵道部各局的80多個供電段、機務段及電氣化鐵路施工單位，避雷器產(chǎn)品國內(nèi)市場占有率穩(wěn)居國內(nèi)第一位，并直接出口日本、意大利、俄羅斯、法國及東南亞等30多個國家和地區(qū)，在國內(nèi)外樹立起良好的品牌形象。
生產(chǎn)歷史悠久
1979年，開始研發(fā)非線性氧化鋅壓敏電阻片及避雷器
1985年，金屬氧化物避雷器研制成功并通過技術(shù)鑒定
工藝技術(shù)領(lǐng)先
30年科技攻關(guān)和技術(shù)創(chuàng)新
獨有的多項電阻片專利技術(shù)和硅橡膠制造工藝
1000kV避雷器技術(shù)水平達到國際先進水平
500kV互感器產(chǎn)品通過國家級產(chǎn)品鑒定
產(chǎn)品質(zhì)量可靠
雄厚的技術(shù)力量、完善的質(zhì)量控制體系、精良的設(shè)施裝備
為產(chǎn)品質(zhì)量提供了強有力的保障
500kV避雷器、互感器零事故在網(wǎng)運行
市場份額第一
金屬氧化物避
雷器國內(nèi)市場占有率第一 2008年國網(wǎng)集中規(guī)模招標，500kV避雷器中標率50.71%，220kV避雷器中標率29％
企業(yè)文化先進
全新的經(jīng)營機制，先進的民營企業(yè)文化
遵從現(xiàn)代管理大師――彼得·德魯克，管理事業(yè)
遵從最偉大的成功學大師――戴爾·卡耐基，管理人生
主導產(chǎn)品
Φ32－138金屬氧化物壓敏電阻片，年生產(chǎn)能力450萬片。
0.22-1000kV避雷器，年生產(chǎn)能力50萬臺（支）。
35－500kV互感器，年生產(chǎn)能力4500臺。
工廠規(guī)模
占地面積9.3萬平方米，建筑面積2.5萬平方米。
擁有1000kV特高壓及750kV超高壓試驗大廳各一座。
人員狀況
現(xiàn)有在崗職工331人，其中享受國務院特殊津貼專家1人，大專以上學歷
人員156人，研究生以上學歷人員6人，中高級以上職稱人員54人。
地理位置
公司位于河南省南陽市高新技術(shù)開發(fā)區(qū)。
南陽是國家歷史文化名城，南水北調(diào)中線工程源頭所在地，交通便利，
南陽機場航班可直達北京、上海、廣州、深圳、桂林等地，焦枝、寧西
鐵路橫貫全境，二廣、滬陜、日南高速公路在南陽交匯，離鄭州、武漢、
西安等城市僅幾個小時車程。
相關(guān)榮譽
國家級高新技術(shù)企業(yè)。
國家電網(wǎng)公司和南方電網(wǎng)公司認定的避雷器、互感器優(yōu)秀供應商。
五家國家電網(wǎng)公司500kV避雷器供應商之一
六家國家電網(wǎng)公司500kVSF6互感器供應商之一
河南省50家高成長性企業(yè)。
河南省制造業(yè)信息化示范企業(yè)。
4．公司產(chǎn)品介紹
4．1 避雷器
避雷器 又稱：surge arrester，能釋放雷電或兼能釋放電力系統(tǒng)操作過電壓能量，保護電工設(shè)備免受瞬時過電壓危害，又能截斷續(xù)流，不致引起系統(tǒng)接地短路的電器裝置。避雷器通常接于帶電導線與地之間，與被保護設(shè)備并聯(lián)。當過電壓值達到規(guī)定的動作電壓時，避雷器立即動作，流過電荷，限制過電壓幅值，保護設(shè)備絕緣；電壓值正常后，避雷器又迅速恢復原狀，以保證系統(tǒng)正常供電。如下圖所示：
避雷器實物圖
4．1．1 避雷器起源
最原始的避雷器是羊角形間隙，出現(xiàn)于19世紀末期，用于架空輸電線路，防止雷擊損壞設(shè)備絕緣而造成停電，故稱“避雷器”。20世紀20年代,出現(xiàn)了鋁艾爾盾避雷器,氧化膜艾爾盾避雷器和丸式艾爾 盾避雷器。30年代出現(xiàn)了管式艾爾盾避雷器。50年代出現(xiàn)了碳化硅艾爾盾避雷器。70年代又出現(xiàn)了金屬氧化物艾爾盾避雷器。現(xiàn)代高壓艾爾盾避雷器，不僅用于限制電力系統(tǒng)中因雷電引起的過電壓，也用于限制因系統(tǒng)操作產(chǎn)生的過電壓。
4．1．2 避雷器原理
避雷器是變電站保護設(shè)備免遭雷電沖擊波襲擊的設(shè)備。當沿線路傳入變電站的雷電沖擊波超過避雷器保護水平時，避雷器首先放電，并將雷電流經(jīng)過良導體安全的引入大地，利用接地裝置使雷電壓幅值限制在被保護設(shè)備雷電沖擊水平以下，使電氣設(shè)備受到保護。
避雷器按其發(fā)展的先后可分為：保護間隙——是最簡單形式的避雷器；管型避雷器——也是一個保護間隙，但它能在放電后自行滅??；閥型避雷器——是將單個放電間隙分成許多短的串聯(lián)間隙，同時增加了非線性電阻，提高了保護性能；磁吹避雷器——利用了磁吹式火花間隙，提高了滅弧能力，同時還具有限制內(nèi)部過電壓能力；氧化鋅避雷器——利用了氧化鋅閥片理想的伏安特性（非線性極高，即在大電流時呈低電阻特性，限制了避雷器上的電壓，在正常工頻電壓下呈高電阻特性），具有無間隙、無續(xù)流殘壓低等優(yōu)點，也能限制內(nèi)部過電壓，被廣泛使用。
4．1．3 避雷器分類
避雷器有高壓和低壓避雷器之分，本節(jié)介紹的是低壓配電系統(tǒng)中的避雷器（電涌保護器SPD）
（1） 電涌保護器器的種類名目繁多的避雷器在我國的市場上已經(jīng)超過了上百種，如何對不同品牌、不同型號的避雷器進行分類也許就擺在我們面前。
從組合結(jié)構(gòu)分；現(xiàn)在市場上的避雷器有幾下幾種：
1）間隙類————開放式間隙、密閉式間隙
2）放電管類———開放式放電管密封式放電管
3）壓敏電阻類——單片、多片
4）抑制二極管類
5）壓敏電阻/氣體放電管組合類----簡單組合、復雜組合
6）碳化硅類
按照其保護性質(zhì)有可以分為：開路式避雷器、短路式避雷器或開關(guān)型、限壓型；
按照工作狀態(tài)（安裝形式）又可分為：并聯(lián)避雷器和串聯(lián)式避雷器。
?。?） 避雷器的結(jié)構(gòu)及特性
1） 開放式間隙避雷器
間隙避雷器的工作原理：基于電弧放電技術(shù)，當電極間的電壓達到一定程度時，擊穿空氣電弧在電極上進行爬電。
優(yōu)點：放電能力強，通流量大（可以達到100KA）漏電流小
熱穩(wěn)定性好
缺點：殘壓高，反映時間慢，存在續(xù)流
工藝特點：由于金屬電極在放電時承受較大電流，所以容易造成金屬的升華，使放電腔內(nèi)形成金屬鍍膜影響避雷器的啟動和正常使用。放電電極的生產(chǎn)主要還是集中在國外一些避雷器生產(chǎn)企業(yè)，，電極的主要成分是鎢金屬的合金。
工程應用：該種結(jié)構(gòu)的避雷器主要應用在電源系統(tǒng)做B級避雷器使用。但由于避雷器自身的原因容易引起火災，避雷器動作后（飛出）脫離配電盤等事故。根據(jù)型號的不同適合與各種配電制式。
工程安裝時一定要考慮安裝距離，避免引起不必要的損失和事故。
2） 密閉式間隙避雷器
現(xiàn)在國內(nèi)市場有一種多層石墨間隙避雷器，這種避雷器主要利用的是多層間隙連續(xù)放電，每層放電間隙相互絕緣，這種疊層技術(shù)不僅解決了續(xù)流問題而且是逐層放電，無形中增大了產(chǎn)品自身的通流能力。
優(yōu)點：放電電流大 測試最大50KA（實際測量值）漏電流小
無續(xù)流 無電弧外瀉 熱穩(wěn)定性好
缺點：殘壓高，反映時間慢
工藝特點：石墨為主要材料，產(chǎn)品內(nèi)采用全銅包被解決了避雷器在放電時的散熱問題，不存在后續(xù)電流問題，最大的特點是沒有電弧的產(chǎn)生，且殘壓與開放式間隙避雷器比較要低很多。
工程應用：該種避雷器應用在各種B、C類場合，與開放式間隙比較不用考慮電弧問題。根據(jù)型號的不同該種產(chǎn)品適合與各種配電制式。
（3） 放電管類避雷器
1） 開放式放電管避雷器
開放式放電管避雷器，實質(zhì)與開放式間隙避雷器是一樣的產(chǎn)品，都屬于空氣放電器。但是與間隙放電器比較它的通流能力就降了一個等級。
優(yōu)點：體積小 通流能力強（10-15KA） 漏電流小 無電弧噴瀉
缺點：殘壓較高 有續(xù)流 產(chǎn)品一致性差（啟動電壓、殘壓）反映時間慢
2） 密閉式氣體放電管
密閉式氣體放電管也叫惰性氣體放電管，主要是內(nèi)部充盈了惰性氣體，放電方式是氣體放電，靠擊穿氣體來起到一次性瀉放電流的目的。一般有2極和3極兩種結(jié)構(gòu)。外型與上圖相似。
優(yōu)點：體積?。怏w管可以很?。┩髁看?無電弧
缺點：產(chǎn)品一致性差（啟動電壓、殘壓）有續(xù)流殘壓較高
工藝特點：空氣放電管還是屬于開放式產(chǎn)品，在工作時不保證絕對沒有點火花從排壓孔噴出，氣體放電管是密封結(jié)構(gòu)，一般有2極和3極良種結(jié)構(gòu)形式，一般3極有熱保護裝置（短路裝置），在放電管工作時溫度超過了一定范圍，短路裝置啟動使放電管整體導通。防止溫度過高造成放電管內(nèi)氣壓生高器件爆裂。
工程應用：一般空氣放電管現(xiàn)在很少應用，而氣體放電管現(xiàn)在被廣泛的應用在信號防雷器上。型號的不同也有在電源避雷器上使用。
（4） 氧化鋅電阻類避雷器
1） 單片壓敏電阻避雷器
單片壓敏電阻避雷器是80年代由日本最先發(fā)明使用。直到現(xiàn)在，單片敏電阻的使用率也是避雷器中最高的。壓敏電阻避雷器的工作原理是利用了壓敏電阻的非線性特點。當電壓沒有波動時氧化鋅呈高阻態(tài)，當電壓出現(xiàn)波動達到壓敏電阻的啟動電壓時壓敏電阻迅速呈現(xiàn)低阻態(tài)，將電壓限制在一定范圍內(nèi)。
2） 多片壓敏電阻避雷器
由于單片壓敏電阻的通流量一直不夠理想（一般單片壓敏電阻最大放電電流在20KA\8/20uS）,在這種前提下多片組合壓敏電阻避雷器產(chǎn)生，多片壓敏電阻組合避雷器主要是解決了單片壓敏電阻的通流量較小，不能滿足B級場合的使用。多片壓敏電阻的產(chǎn)生從根本上解決了壓敏電阻通流量的問題。
優(yōu)點：通流容量大，殘壓較低，反應時間較快（≤25ns），
無跟隨電流（續(xù)流）
缺點：漏電流較大，老化速度快。熱穩(wěn)定一般
工藝特點：多數(shù)采用積木結(jié)構(gòu)。
工程應用：根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，壓敏電阻避雷器廣泛的應用在B、C、D級以及信號避雷器。但是應解決的問題是工程中有個別產(chǎn)品存在燃燒現(xiàn)象，所以在產(chǎn)品選型時應注意廠家使用的外殼材料。
?。?） 抑制二極管類防雷器
抑制二極管類防雷產(chǎn)品主要是網(wǎng)絡(luò)等信號避雷產(chǎn)品中大量的應用，主要采用的器件有P*KE（雪崩管）等系列等產(chǎn)品。工作原理是基于PN結(jié)反向擊穿保護。
優(yōu)點：殘壓低 動作精度高 反應時間快無續(xù)流 體積小
缺點：通流量小
（6） 壓敏電阻/氣體放電管組合類
1） 簡單組合避雷器
組合式避雷器典型結(jié)構(gòu)是N-PE結(jié)構(gòu)形式，這種避雷器與單一結(jié)構(gòu)的避雷器相比，綜合了兩種不同產(chǎn)品的優(yōu)點，而減少了單一器件的缺點。
優(yōu)點：通流量大 反應時間快
缺點：殘壓相對較高
工程應用：僅在N-PE制式使用的避雷器，適合電壓波動率較大地區(qū)使用。
2） 復雜型組合式避雷器
這種避雷器充分發(fā)揮各種元器件的優(yōu)點，在結(jié)構(gòu)上一般使用數(shù)量較多的壓敏電阻和氣體放電管。這種結(jié)構(gòu)的避雷器一般具有較高的通流能力，且殘壓較低。行業(yè)內(nèi)也稱這種結(jié)構(gòu)的避雷器為一體化避雷器。
優(yōu)點：通流量大 反映時間快 殘壓低無續(xù)流 熱穩(wěn)定性好
缺點：無聲音報警 無計數(shù)器
工藝特點：一體化避雷器的電路結(jié)構(gòu)緊湊，充分發(fā)揮了氧化鋅電阻反映時間快的特點，有結(jié)合了氣體放電管具有較高通流能力的優(yōu)點。在電路上避雷器使用了較多的氧化鋅電阻來提高整體避雷器的通流能力，用氣體放電管作為備用放電通道。基于這種完善的電路結(jié)構(gòu)使避雷器的使用壽命大大提高。
工程應用：
一體化避雷器根據(jù)型號的不同廣泛應用與B、C、D各種安裝環(huán)境。由于是一體化設(shè)計，所以更適合在不具備安裝距離的場合使用。（IEC規(guī)定B、C、D模塊化避雷器三級間的最短距離在10M以上）
（7） 碳化硅避雷器（閥式避雷器）
碳化硅避雷器主要應用于高壓電力防雷，目前仍是電力系統(tǒng)使用率較高的電力防雷產(chǎn)品。
圖片是用于交流電源的浪涌保護器
4．1．4 避雷器的作用及特點
避雷器的作用是用來保護電力系統(tǒng)中各種電器設(shè)備免受雷電過電壓、操作過電壓、工頻暫態(tài)過電壓沖擊而損壞的一個電器。避雷器的類型主要有保護間隙、閥型避雷器和氧化鋅避雷器。保護間隙主要用于限制大氣過電壓，一般用于配電系統(tǒng)、線路和變電所進線段保護。閥型避雷器與氧化鋅避雷器用于變電所和發(fā)電廠的保護，在500KV及以下系統(tǒng)主要用于限制大氣過電壓，在超高壓系統(tǒng)中還將用來限制內(nèi)過電壓或作內(nèi)過電壓的后備保護。
4．1．5 避雷器的主要參數(shù)
（1）標稱電壓Un：
被保護系統(tǒng)的額定電壓相符，在信息技術(shù)系統(tǒng)中此參數(shù)表明了應該選用的保護器的類型，它標出交流或直流電壓的有效值。
?。?）額定電壓Uc：
能長久施加在保護器的指定端，而不引起保護器特性變化和激活保護元件的最大電壓有效值。
?。?）額定放電電流Isn：
給保護器施加波形為8/20μs的標準雷電波沖擊10次時，保護器所耐受的最大沖擊電流峰值。
?。?）最大放電電流Imax：
給保護器施加波形為8/20μs的標準雷電波沖擊1次時，保護器所耐受的最大沖擊電流峰值。
?。?）電壓保護級別Up：
保護器在下列測試中的最大值：1KV/μs斜率的跳火電壓；額定放電電流的殘壓。
?。?）響應時間tA：
主要反應在保護器里的特殊保護元件的動作靈敏度、擊穿時間，在一定時間內(nèi)變化取決于du/dt或di/dt的斜率。
（7）數(shù)據(jù)傳輸速率Vs：
表示在一秒內(nèi)傳輸多少比特值，單位：bps；是數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中正確選用防雷器的參考值，防雷保護器的數(shù)據(jù)傳輸速率取決于系統(tǒng)的傳輸方式。
?。?）插入損耗Ae：
在給定頻率下保護器插入前和插入后的電壓比率。
?。?）回波損耗Ar：
表示前沿波在保護設(shè)備（反射點）被反射的比例，是直接衡量保護設(shè)備同系統(tǒng)阻抗是否兼容的參數(shù)。
（10）最大縱向放電電流：
指每線對地施加波形為8/20μs的標準雷電波沖擊1次時，保護器所耐受的最大沖擊電流峰值。
?。?1）最大橫向放電電流：
指線與線之間施加波形為8/20μs的標準雷電波沖擊1次時，保護器所耐受的最大沖擊電流峰值。
（12）在線阻抗：
指在標稱電壓Un下流經(jīng)保護器的回路阻抗和感抗的和。通常稱為“系統(tǒng)阻抗”。
?。?3）峰值放電電流：
分兩種：額定放電電流Isn和最大放電電流Imax。
?。?4）漏電流：
指在75或80標稱電壓Un下流經(jīng)保護器的直流電流。
4．1．6 避雷器相關(guān)標準
避雷器的常見執(zhí)行標準（各國要求不一樣）：IEC61643-1 、GB18802.1-2002、UL1283Filter 、UL1449.2nd.Edition、GB11032-2000、IEC60099-4、IEEE.C62.11
我國現(xiàn)在避雷系統(tǒng)現(xiàn)在實施的是中華人民共和國建設(shè)部2004年3月1日制定的：GB50343—2004《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》和中華人民共和國建設(shè)部2000年10月1號制定的：GB50057—94《建筑物設(shè)計防雷規(guī)范》。
IEC 62305-1-2006
雷電防護
IEC/TR 61400-24-2002
風力渦輪機發(fā)電機系統(tǒng).第24部分:避雷裝置 IEC61400-24
IEC 60364-5-54-2002
建筑物的電氣設(shè)施.第5-54部分:電氣設(shè)備的選擇和安裝.接地措施、保護導體和保護跨接線 IEC60364-5-54
IEC 60099
避雷器
GB 15599-1995
石油與石油設(shè)施雷電安全規(guī)范
GB 50057-1994
建筑物防雷設(shè)計規(guī)范(附條文說明) (2000版）
GB 50343-2004
建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范(附條文說明)
GB/T 19271-2003
雷電電磁脈沖的防護
GB/T 19663-2005
雷電電磁脈沖的防護
GB/T 19663-2005
信息系統(tǒng)雷電防護術(shù)語
GB/T 19856-2005
雷電防護
GB/T 21431-2008
建筑物防雷裝置檢測技術(shù)規(guī)范
GB/T 21714-2008
雷電防護
GB/T 2900.12-2008
電工術(shù)語 避雷器、低壓電涌保護器及元件
GB/T 7450-1987
電子設(shè)備雷擊保護導則
GJB 5080-2004
軍用通信設(shè)施雷電防護設(shè)計與使用要求
GJB 1210-1991
接地 搭接和屏蔽設(shè)計的實施
GJB 2269-1996
后方彈藥倉庫防雷技術(shù)要求
4．1．7 氧化鋅避雷器
氧化鋅避雷器七大特性：
（1）氧化鋅避雷器的通流能力大
這主要體現(xiàn)在避雷器具有吸收各種雷電過電壓、工頻暫態(tài)過電壓、操作過電壓的能力。川泰生產(chǎn)的氧化鋅避雷器的通流能力完全符合甚至高于國家標準的要求。線路放電等級、能量吸收能力、4/10納秒大電流沖擊耐受、2ms方波通流能力等指標達到了國內(nèi)領(lǐng)先水平。
?。?）氧化鋅避雷器的保護特性優(yōu)異
氧化鋅避雷器是用來保護電力系統(tǒng)中各種電器設(shè)備免受過電壓損壞的電器產(chǎn)品，具有良好保護性能。因為氧化鋅閥片的非線性伏安特性十分優(yōu)良，使得在正常工作電壓下僅有幾百微安的電流通過，便于設(shè)計成無間隙結(jié)構(gòu)，使其具備保護性能好、重量輕、尺寸小的特征。當過電壓侵入時，流過閥片的電流迅速增大，同時限制了過電壓的幅值，釋放了過電壓的能量，此后氧化鋅閥片又恢復高阻狀態(tài)，使電力系統(tǒng)正常工作。
?。?）氧化鋅避雷器的密封性能良好
避雷器元件采用老化性能好、氣密性好的優(yōu)質(zhì)復合外套，采用控制密封圈壓縮量和增涂密封膠等措施，陶瓷外套作為密封材料，確保密封可靠，使避雷器的性能穩(wěn)定。
?。?）氧化鋅避雷器的機械性能
主要考慮以下三方面因素：
1）承受的地震力；
2）作用于避雷器上的最大風壓力；
3）避雷器的頂端承受導線的最大允許拉力。
?。?）氧化鋅避雷器的良好的解污穢性能
無間隙氧化鋅避雷器具有較高的耐污穢性能。
目前國家標準規(guī)定的爬電比距等級為：
1）II級 中等污穢地區(qū)：爬電比距20mm/kv
2）III級 重污穢地區(qū)：爬電比距25mm/kv
3）IV級 特重污穢地區(qū)：爬電比距31mm/kv
?。?）氧化鋅避雷器的高運行可靠性
長期運行的可靠性取決于產(chǎn)品的質(zhì)量，及對產(chǎn)品的選型是否合理。影響它的產(chǎn)品質(zhì)量主要有以下三方面：
A 避雷器整體結(jié)構(gòu)的合理性；
B 氧化鋅閥片的伏安特性及耐老化特性；
C 避雷器的密封性能。
?。?）工頻耐受能力
由于電力系統(tǒng)中如單相接地、長線電容效應以及甩負荷等各種原因，會引起工頻電壓的升高或產(chǎn)生幅值較高的暫態(tài)過電壓，避雷器具有在一定時間內(nèi)承受一定工頻電壓升高能力。
4．1．8 知名避雷品牌
目前市面上比較常見的避雷器有：深圳安普迅（ANSUN防雷器），南陽金冠金屬氧化鋅避雷器，LKX雷科星品牌避雷器，地凱防雷避雷器，中國大陸KBTE科比特避雷器，Haide還得防雷器，TOP防雷器、法國Soule避雷器，英國ESP furse避雷器，德國OBO防雷器，金力JLSP產(chǎn)品，DEHN避雷器，美國PANAMAX避雷器，INNOVATIVE避雷器，美國POLYPHASER天饋避雷器。
SPD選用
?。?）防雷器中使用的元器件
電源避雷器中的雷電能量吸收，主要是氧化鋅壓敏電阻和氣體放電管。
氧化鋅壓敏電阻是限壓型保護器件，沒有脈沖電壓時呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，一旦響應脈沖電壓，立即將電壓限制到一定值，其阻抗突變?yōu)榈妥锠顟B(tài)。與氣體放電管比較，它最大的優(yōu)點是當它吸收脈沖電壓時因殘壓高于工作電壓，不會造成電源的瞬間短路，也不會產(chǎn)生續(xù)流。氧化鋅壓敏電阻的響應時間比氣體放電管快。氣體放電管的擊穿電壓對脈沖電壓的上升速率十分敏感，電壓上升速率越快，點火電壓越高，響應時間越快。能夠正確選擇壓敏電阻和氣體放電管這二類元器件，并利用它們各自的優(yōu)點進行組合的電源避雷器，其整機性能相對較好。電源避雷器中要求氧化鋅壓敏電阻，具有優(yōu)良的能量耐受特性，而能量耐受特性主要用額定雷電沖擊電流、最大雷電沖擊電流和能量耐量三大指標來描述，這些特性與氧化鋅壓敏電阻的表面積有關(guān)，和元件的散熱條件有關(guān)。同一種規(guī)格的壓敏電阻，由于不同廠家的制造工藝、原料配方不同，其能量耐受能力會相差很大。
氣體放電管具有很強的承受大能量沖擊的能力，但在具體使用時，由于氣體放電管在放電時殘壓極低，近似于短路狀態(tài)，因此不能單獨在電源避雷器中使用，氣體放電管的耐流能力與管徑有關(guān)，管徑越大，耐流能力越好。氣體放電管的質(zhì)量問題主要表現(xiàn)為慢性漏氣，長時間使用的可靠性問題（即遭受多次雷電沖擊后，直流擊穿電壓值發(fā)生偏移），光敏效應和離散性較大。雖然近年來國產(chǎn)的氣體放電管有了較大的改進，質(zhì)量在逐步提高，但整體質(zhì)量問題仍然存在，特別是可靠性問題和慢性漏氣問題。因此電源避雷器中選擇進口名牌氣體放電管的產(chǎn)品應作為首選，且氣體放電管的管徑在Ф8㎜以上為好。
電源避雷器中的電容器和熱熔保險絲的選擇也很重要。電源避雷器長期工作在電網(wǎng)中，由于電容器的質(zhì)量問題造成電源避雷器整機損壞的事例很多，因此，電容器的耐壓選擇很重要，特別是耐受脈沖高電壓的沖擊能力。相比之下，國外產(chǎn)品好于國內(nèi)產(chǎn)品，日立公司，OKAYA公司的電容器質(zhì)量為上好。電源避雷器中的熱熔保險絲的作用是當雷電流超過電源避雷器最大承受能力時，由于過流作用，可使保險絲斷開，同時由于過截使氧化鋅壓敏電阻溫度上升亦可使保險絲斷開，起到過流和溫度雙重保護作用。由于電源避雷器常態(tài)工作條件下，電流非常小，只是在雷電沖擊或脈沖電壓沖擊時，在瞬態(tài)條件下起保護作用，因此與常規(guī)熱熔保險絲的使用條件有所區(qū)別，所以，電源避雷器中的熱熔保險絲應有獨特性能，即在瞬態(tài)條件下的熔斷特性。
（2） 先進的設(shè)計方案
避雷器的設(shè)計方案有了良好的元器件，先進的設(shè)計方案是確保電源避雷器質(zhì)量的必要條件。根據(jù)對國內(nèi)外產(chǎn)品的分析比較，在設(shè)計電源避雷器時應充分考慮以下幾個方面問題。電源避雷器耐雷電電流沖擊等級的合理定位，即電源避雷器額定浪涌電流值和最大浪涌電流值的確定。現(xiàn)在市場上有些電源避雷器的廠商，為了廣告宣傳和產(chǎn)品競爭等商業(yè)行為，隨意提高耐雷電電流沖擊的等級，這是一種對用戶極不負責的態(tài)度。雷擊災害對現(xiàn)代電子設(shè)備具有極大的破壞性。某一地區(qū)雷電電流的大小，由于地理環(huán)境、氣象條件和電子設(shè)備電源接線方式等諸多不確定因素，很難用一個數(shù)字量來確定，因此，廠家對電源避雷器的設(shè)計應有較大的余量。一般浪涌電流的設(shè)計應是該電源避雷器最大浪涌電流值的一倍，而最大浪涌電流值又應是該電源避雷器額定浪涌電流值的一倍，這樣的設(shè)計余量才是對用戶負責的態(tài)度。在廠家設(shè)計的具體線路中，應采用多路浪涌電流吸收的冗余式電路結(jié)構(gòu)，即當某一路浪涌電流吸收回路由于某元器件損壞，自動退出電源避雷器的整機電路，不影響整個電源避雷器的正常工作。由于采用上述的設(shè)計余量，即使出現(xiàn)一路、甚至二路吸收回路退出整體電路，也不影響整個電源避雷器的防雷能力。這種冗余設(shè)計方案將大大地提高電源避雷器的可靠性，是多雷區(qū)電源線路防雷的首選防護設(shè)備。
?。?） 生產(chǎn)工藝和質(zhì)量管理體系方面
合理科學的生產(chǎn)工藝是確保電源避雷器質(zhì)量的保證條件。在電源避雷器的生產(chǎn)工藝上，生產(chǎn)廠家應注意以下幾個方面的問題。濕熱一直是壓敏電阻失效的一個重要原因，其表現(xiàn)出來的現(xiàn)象是壓敏電阻在受長期潮濕環(huán)境的影響下，其泄露電流明顯上升，壓敏電壓值明顯下降。對于整個電源避雷器來講，由于潮濕環(huán)境的影響，一旦電網(wǎng)中出現(xiàn)瞬態(tài)過電壓或雷電電流的沖擊，很可能造成局部短路而損壞的現(xiàn)象。由于雷雨季
節(jié)往往是一個濕熱的氣象環(huán)境條件，因此電源避雷器的防濕熱工藝顯得非常重要。通常廠家采用環(huán)氧樹脂灌封的生產(chǎn)工藝。有些廠家能在環(huán)氧樹脂灌封的過程中進行真空抽氣，則效果更好。因此，在選擇電源避雷器時，除觀看廠家的元器件的選擇，設(shè)計方案和生產(chǎn)工藝外，質(zhì)量管理方面也很重要。這包括元器件采購、保管、檢驗、組裝、老化、殘壓和泄露電流的測試制度、安全制度等方面。
綜上，選擇質(zhì)量優(yōu)良的電源避雷器，不能只停留在廠家的廣告宣傳上，還應到廠家針對上述幾個方面去看一看，特別是關(guān)鍵元器件的選擇、設(shè)計方案、生產(chǎn)工藝是了解的重點。除此之外，當?shù)氐臍庀髼l件、年雷暴日數(shù)和雷暴造成財產(chǎn)損失的情況也應和選擇電源避雷器的防護級別進行綜合考慮。
避雷器原理
針對現(xiàn)在市場上出現(xiàn)了各種各樣的避雷器,質(zhì)量參差不齊,有一些甚至聞所未問(如:不用接地的避雷器,到現(xiàn)在為止,都弄不明白它的工作原理),因此,通過介紹避雷器的工作原理及組成,對客戶甄別真假、優(yōu)劣,有所幫助。
防雷器元件從響應特性看,有軟硬兩種。屬于硬響應特性的放電元件有火花間隙(基于斬弧技術(shù)的角型火花隙和同軸放電火花隙)和氣體放電管,屬于軟響應特性的放電元件有金屬氧化物壓敏電阻和瞬態(tài)抑制二極管。這些元件的區(qū)別在于放電能力、響應特性和殘壓,避雷器就是利用它們不同的優(yōu)缺點,揚長避短,組合成各種避雷器,保護電路。
?。?）火花間隙(Arc chopping)
1）放電間隙:原理是兩個如牛角現(xiàn)狀的電極,距離很短,用絕緣材料分開,當兩個電極間的電場強度達到擊穿強度時,電極之間形成電流通路。當雷電波來到的時候首先在間隙處擊穿,使間隙的空氣電離,形成短路,雷電流通過間隙流入大地,而此時間隙兩端的電壓很低,從而達到保護線路的目的。電場強度低于擊穿間隙時,放電間隙型避雷器又恢復絕緣狀態(tài)。常用于高壓線路的避雷防護中。在低壓系統(tǒng),常用于電源的前級保護。
火花間隙型避雷器產(chǎn)品的優(yōu)劣,在于制成電極的材料、間隙距離及絕緣材料。
優(yōu)點:具有很強放電能力、通流量大,10/350μs脈沖波形能夠疏導50KA的脈沖電流,用于8/20μs脈沖電流,可以大于100KA,很高的絕緣電阻以及很小的寄生電容,漏電流小。對正常工作的設(shè)備不會帶來任何有害影響。
缺點:殘壓高(2.5~3.5KV),反應時間長(≦100ns),動作電壓精度較低,有工頻續(xù)流,因此在保護電路中應串聯(lián)一個熔斷器,使得工頻續(xù)流迅速被切斷。
注:由于兩只放電管分別裝在一個回路的兩根導線上,有時會不同時放電,使兩導線之間出現(xiàn)電位差,為了使兩根導線上的放電管能接近統(tǒng)一時間放電,減少兩線之間的電位差,又研制了三級放電管?？梢钥醋魇怯蓛芍欢壏烹姽芎喜⒃谝黄饦?gòu)成的。三級放電管中間的一級作為公共地線,另兩級分別接在回路的兩條導線上。
2）氣體放電管(Gas discharge tube,GDT):是一種陶瓷或玻璃封裝,管內(nèi)再充以一定壓力的惰性氣體(如氬氣),開關(guān)型的保護元件,有二電極和三電極兩種結(jié)構(gòu)。當電場強度達到擊穿惰性氣體強度時,就引起間隙放電,從而限制極間的電壓。8/20μs脈沖電流能夠疏導10KA。放電電壓不穩(wěn)定,當電壓大于12V、電流電壓100mA時,會產(chǎn)生后續(xù)電流。通常用于測量、控制、調(diào)節(jié)技術(shù)電路和電子數(shù)據(jù)處理傳輸電路中。
?。?）金屬氧化物壓敏電阻(Metal oxide varistor,MOV)
以氧化鋅為主要成分的金屬氧化物半導體非線性電阻,當加在電阻兩端的電壓小于壓敏電壓時,壓敏電阻呈高阻狀態(tài),如果并聯(lián)在電路上,該閥片呈斷路狀態(tài);當加在壓敏電阻兩端的電壓大于壓敏電壓時,壓敏電阻就會擊穿,呈現(xiàn)低阻值,甚至接近短路狀態(tài)。壓敏電阻這種被擊穿狀態(tài)是可以恢復的,當高于壓敏電壓的電壓被撤銷以后,它又恢復高阻狀態(tài)。當電力線被雷擊時,雷電波的高電壓使壓敏電阻擊穿,雷電流通過壓敏電阻流入大地,使電力線上的類電壓被鉗制在安全范圍內(nèi)。
氧化鋅壓敏電阻避雷器,現(xiàn)在市場上流通很多,我國在20世紀80年代末才大批生產(chǎn),被認為目前最新型、技術(shù)最先進,會做專題詳細介紹?，F(xiàn)在我國的輸電線路的避雷器,都采用氧化鋅避雷器。
優(yōu)點:開關(guān)電壓范圍寬:6V~1.5KV,反應速度快(25ns),殘壓低(可以達到終端設(shè)備的安全工作電壓),通流量大(2KA/cm2),無續(xù)流,壽命長。
缺點:容易老化,動作幾次后,漏電流會增大,從而導致壓敏電阻過熱,最終導致老化失效
電容較大,許多情況下不在高頻、超高頻系統(tǒng)中使用。該電容又與導線電容構(gòu)成一個低通。該低通會造成信號的嚴重衰減。但在頻率低于30KHZ時,這種衰減可以忽略。
?。?）瞬態(tài)抑制式二極管(Transient voltage suppressor,TVS)
1）二極放電管:有兩種形式:一是齊納型(為單向雪崩擊穿),二是雙向的硅壓敏電阻。性能類似開關(guān)二極管等。在規(guī)定的反向電壓作用下,兩端電壓大于門限電壓時,其工作阻抗能立即降至很低的水平以允許大電流通過,并將兩端電壓鉗制在很低的水平,從而有效地保護末端電子產(chǎn)品中的精密元件避免損壞。雙向TVS可在正反兩個方向吸收瞬時大脈動功率,并把電壓鉗制在預定水平。適用于交流電路。
優(yōu)點:動作時間極快,達到皮秒級。限制電壓低,擊穿電壓低,應用于各種電子領(lǐng)域。
缺點:電流負荷量小,電容相當高,一般在20pF以下,現(xiàn)在的陶瓷放電管能夠做到3~5pF。
電子信息系統(tǒng)所需的浪涌保護系統(tǒng)一般采用兩級或三級組成。采用氣體放電管、壓敏電阻和抑制二極管,并利用各種浪涌抑制器的特點,實現(xiàn)可靠保護。氣體放電管一般放在線路輸入端作為一級浪涌保護器件,承受大的浪涌電流,屬于泄流型器件。二級保護器件采用壓敏電阻,可在極短時間內(nèi)(ns)將浪涌電壓限制在較低的水平。對于高度靈敏的電子電路,可采用抑制二極管作為三級保護。在更短的時間內(nèi)將浪涌電壓限制在末端電子設(shè)備的絕緣水平以內(nèi)。如圖,當雷電等浪涌到來時,抑制二極管首先導通,把瞬間過電壓精確地控制在一定的水平,如果浪涌電流較大,則壓敏電阻啟動并泄放一定的浪涌電流,這時壓敏電阻兩端的電壓會有所升高,直至推動前級氣體放電管放電,把大電流泄放到地。當三種器件在線路中的距離較遠時,導通順序會從氣體放電管開始,依次導通。
避雷器的工作,是從反應時間最快、設(shè)備的最末端開始的,然后逐級往前端啟動的。
,單純用氣體放電管保護后端的設(shè)備會出現(xiàn)下列問題:導通時間過長,殘壓過大,有可能超過后端設(shè)備的耐壓水平。放電后,會產(chǎn)生工頻續(xù)流。為避免上述問題,采用另外一種電路(圖三)。為了解決產(chǎn)生工頻續(xù)流的問題,同時也避免壓敏電阻因漏電流過大而發(fā)熱自爆或老化,我們在氣體放電管上串聯(lián)一個壓敏電阻,這樣就可避免產(chǎn)生工頻續(xù)流,又可以防止壓敏電阻因漏電流而自爆、老化。但新的問題又產(chǎn)生了,這樣避雷器的動作時間為氣體放電管的導通時間和壓敏電阻導通時間的總和。假設(shè)氣體放電管的導通時間為100ns,壓敏電阻的導通時間為25ns,則它們總的反應時間為125ns。為了減小反應時間,在電路中并入一個壓敏電阻,這樣可使總的反應時間為25ns。
:當過電壓出現(xiàn)時,抑制二極管作為動作最快的元件首先動作,線路設(shè)計為,在抑制二極管可能毀壞之前,放電電流即隨著幅值的上升轉(zhuǎn)換到前置的放電路徑上,即充氣式放電路上。
Us+△u≥Ug
Us:抑制二極管上的電壓
△u:去耦感應線圈上的電壓
Ug:氣體放電管的動作電壓
如果放電電流小于該值,則充氣放電管不動作。采用這種線路不僅可以在低保護水平的條件下利用放電器動作迅速的優(yōu)點,同時還可以達到很高的放電電容。這樣就可以消除抑制二極管過載一級熔斷器在出現(xiàn)電源續(xù)流時頻繁切斷電路的缺點。
頻率較高的線路也可以采用歐姆式電阻作為去耦元件,與低電容橋接線路共同使用。
2）三極放電管:在兩根的導線上,安裝兩個二極放電管,會出現(xiàn)電位差,因此就有三極放電管,多了一極做公共接地,可以減少時間差(0.15~0.2μs),及由此產(chǎn)生的橫向雷電壓幅值。
市場上普通電源避雷器器件一般采用壓敏電阻,用于一級、二級和三級電源。這種組合方式在距離大于5米時,導通時間從第一級開始逐級向后導通。
若第一級采用氣體放電管,二級和三級采用壓敏電阻,則必須滿足第一級與第二級滿足大于十米的距離,第二級與第三級滿足大于5米的距離,這樣才能保證前一級先動作。否則可能導致第一級不動作的現(xiàn)象,而二級和三級避雷器又沒有那么大的通流量,導致避雷器無法切實保護設(shè)備。這點在工程設(shè)計中一定要引起注意。
4．2 互感器
互感器(instrument transformer)是按比例變換電壓或電流的設(shè)備。其功能主要是將高電壓或大電流按比例變換成標準低電壓（100V）或標準小電流（5A或10A，均指額定值），以便實現(xiàn)測量儀表、保護設(shè)備及自動控制設(shè)備的標準化、小型化。同時互感器還可用來隔開高電壓系統(tǒng)，以保證人身和設(shè)備的安全。按比例變換電壓或電流的設(shè)備。
互感器最早出現(xiàn)于19世紀末。隨著電力工業(yè)的發(fā)展，互感器的電壓等
??
互感器
級和準確級別都有很大提高,還發(fā)展了很多特種互感器，如電壓、電流復合式互感器、直流電流互感器，高準確度的電流比率器和電壓比率器,大電流激光式電流互感器，電子線路補償互感器，超高電壓系統(tǒng)中的光電互感器，以及SF6全封閉組合電器(GIS)中的電壓、電流互感器。在電力工業(yè)中，要發(fā)展什么電壓等級和規(guī)模的電力系統(tǒng)，必須發(fā)展相應電壓等級和準確度的互感器，以供電力系統(tǒng)測量、保護和控制的需要。
隨著很多新材料的不斷應用，互感器也出現(xiàn)了很多新的種類，電磁式互感器得到了比較充分的發(fā)展，其中鐵心式電流互感器以干式、油浸式和氣體絕緣式多種結(jié)構(gòu)適應了電力建設(shè)的發(fā)展需求。然而隨著電力傳輸容量的不斷增長，電網(wǎng)電壓等級的不斷提高及保護要求的不斷完善，一般的鐵 心式電流互感器結(jié)構(gòu)已逐漸暴露出與之不相適應的弱點，其固有的體積大、磁飽和、鐵磁諧振、動態(tài)范圍小，使用頻帶窄等弱點，難以滿難以滿足新一代電力系統(tǒng)自動化、電力數(shù)字網(wǎng)等的發(fā)展需要。
隨著光電子技術(shù)的迅速發(fā)展，許多科技發(fā)達國家已把目光轉(zhuǎn)向利用光學傳感技術(shù)和電子學方法來發(fā)展新型的電子式電流互感器，簡稱光電電流互感器。國際電工協(xié)會已發(fā)布電子式電流互感器的標準。電子式互感器的含義，除了包括光電式的互感器，還包括其它各種利用電子測試原理的電壓、電流傳感器。
4．2．1 互感器工作原理
在供電用電的線路中電流電壓大大小小相差懸殊從幾安到幾萬安都有。為便于二
互感器原理圖
次儀表測量需要轉(zhuǎn)換為比較統(tǒng)一的電流，另外線路上的電壓都比較高如直接測量是非常危險的。電流互感器就起到變流和電氣隔離作用。顯示儀表大部分是指針式的電流電壓表，所以電流互感器的二次電流大多數(shù)是安培級的（如5A等）。隨著時代發(fā)展，電量測量大多已經(jīng)達到數(shù)字化，而計算機的采樣的信號一般為毫安級（0-5V、4-20mA等）。微型電流互感器二次電流為毫安級，主要起大互感器與采樣之間的橋梁作用。微型電流互感器稱之為“儀用電流互感器”。（“儀用電流互感器”有一層含義是在實驗室使用的多電流比精密電流互感器，一般用于擴大儀表量程。）
電流互感器原理線路圖微型電流互感器與變壓器類似也是根據(jù)電磁感應原理工作,變壓器變換的是電壓而微型電流互感器變換的是電流罷了。繞組N1接被測電流，稱為一次繞組（或原邊繞組、初級繞組）；繞組N2接測量儀表，稱為二次繞組（或副邊繞組、次級繞組）。
微型電流互感器一次繞組電流I1與二次繞組I2的電流比，叫實際電流比K。微型電流互感器在額定工作電流下工作時的電流比叫電流互感器額定電流比，用Kn表示。Kn=I1n/I2n
4．2．2 互感器結(jié)構(gòu)原理
普通電流互感器結(jié)構(gòu)原理：電流互感器的結(jié)構(gòu)較為簡單，由相互絕緣的一次繞組、二次繞組、鐵心以及構(gòu)架、殼體、接線端子等組成。其工作原理與變壓器基本相同，一次繞組的匝數(shù)(N1)較少，直接串聯(lián)于電源線路中，一次負荷電流()通過一次繞組時，產(chǎn)生的交變磁通感應產(chǎn)生按比例減小的二次電流()；二次繞組的匝數(shù)(N2)較多，與儀表、繼電器、變送器等電流線圈的二次負荷(Z)串聯(lián)形成閉合回路，由于一次繞組與二次繞組有相等的安培匝數(shù)，I1N1=I2N2，電流互感器額定電流比電流互感器實際運行中負荷阻抗很小，二次繞組接近于短路狀態(tài)，相當于一個短路運行的變壓器。
穿心式電流互感器其本身結(jié)構(gòu)不設(shè)一次繞組，載流(負荷電流)導線由L1至L2穿過由硅鋼片搟卷制成的圓形(或其他形狀)鐵心起一次繞組作用。二次繞組直接均勻地纏繞在圓形鐵心上，與儀表、繼電器、變送器等電流線圈的二次負荷串聯(lián)形成閉合回路，由于穿心式電流互感器不設(shè)一次繞組，其變比根據(jù)一次繞組穿過互感器鐵心中的匝數(shù)確定，穿心匝數(shù)越多，變比越??；反之，穿心匝數(shù)越少，變比越大，額定電流比：式中I1——穿心一匝時一次額定電流； n——穿心匝數(shù)。
多抽頭電流互感器。這種型號的電流互感器，一次繞組不變，在繞制二次繞組時，增加幾個抽頭，以獲得多個不同變比。它具有一個鐵心和一個匝數(shù)固定的一次繞組，其二次繞組用絕緣銅線繞在套裝于鐵心上的絕緣筒上，將不同變比的二次繞組抽頭引出，接在接線端子座上，每個抽頭設(shè)置各自的接線端子，這樣就形成了多個變比，此種電流互感器的優(yōu)點是可以根據(jù)負荷電流變比，調(diào)換二次接線端子的接線來改變變比，而不需要更換電流互感器，給使用提供了方便。
不同變比電流互感器。這種型號的電流互感器具有同一個鐵心和一次繞組，而二次繞組則分為兩個匝數(shù)不同、各自獨立的繞組，以滿足同一負荷電流情況下不同變比、不同準確度等級的需要，例如在同一負荷情況下，為了保證電能計量準確，要求變比較小一些(以滿足負荷電流在一次額定值的2/3左右)，準確度等級高一些(如1K1、1K2為200/5、0.2級)；而用電設(shè)備的繼電保護，考慮到故障電流的保護系數(shù)較大，則要求變比較大一些，準確度等級可以稍低一點(如2K1、2K2為300/5、1級)。
一次繞組可調(diào)，二次多繞組電流互感器。這種電流互感器的特點是變比量程多，而且可以變更，多見于高壓電流互感器。其一次繞組分為兩段，分別穿過互感器的鐵心，二次繞組分為兩個帶抽頭的、不同準確度等級的獨立繞組。一次繞組與裝置在互感器外側(cè)的連接片連接，通過變更連接片的位置，使一次繞組形成串聯(lián)或并聯(lián)接線，從而改變一次繞組的匝數(shù)，以獲得不同的變比。帶抽頭的二次繞組自身分為兩個不同變比和不同準確度等級的繞組，隨著一次繞組連接片位置的變更，一次繞組匝數(shù)相應改變，其變比也隨之改變，這樣就形成了多量程的變比。帶抽頭的二次獨立繞組的不同變比和不同準確度等級，可以分別應用于電能計量、指示儀表、變送器、繼電保護等，以滿足各自不同的使用要求。
組合式電流電壓互感器。組合式互感器由電流互感器和電壓互感器組合而成，多安裝于高壓計量箱、柜，用作計量電能或用作用電設(shè)備繼電保護裝置的電源。組合式電流電壓互感器是將兩臺或三臺電流互感器的一次、二次繞組及鐵心和電壓互感器的一、二次繞組及鐵心，固定在鋼體構(gòu)架上，浸入裝有變壓器油的箱體內(nèi)，其一、二次繞組出線均引出，接在箱體外的高、低壓瓷瓶上，形成絕緣、封閉的整體。一次側(cè)與供電線路連接，二次側(cè)與計量裝置或繼電保護裝置連接。根據(jù)不同的需要，組合式電流電壓互感器分為V/V接線和Y/Y接線兩種，以計量三相負荷平衡或不平衡時的電能。
4．2．3 互感器的主要作用
電力系統(tǒng)為了傳輸電能，往往采用交流電壓、大電流回路把電力送往用戶，無法用儀表進行直接測量?；ジ衅鞯淖饔茫褪菍⒔涣麟妷汉痛箅娏靼幢壤档娇梢杂脙x
微型互感器
表直接測量的數(shù)值，便于儀表直接測量，同時為繼電保護和自動裝置提供電源。電力系統(tǒng)用互感器是將電網(wǎng)高電壓、大電流的信息傳遞到低電壓、小電流二次側(cè)的計量、測量儀表及繼電保護、自動裝置的一種特殊變壓器，是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)元件，其一次繞組接入電網(wǎng)，二次繞組分別與測量儀表、保護裝置等互相連接。互感器與測量儀表和計量裝置配合，可以測量一次系統(tǒng)的電壓、電流和電能；與繼電保護和自動裝置配合，可以構(gòu)成對電網(wǎng)各種故障的電氣保護和自動控制。互感器性能的好壞，直接影響到電力系統(tǒng)測量、計量的準確性和繼電器保護裝置動作的可靠性。
互感器分為電壓互感器和電流互感器兩大類，其主要作用有：將一次系統(tǒng)的電壓、電流信息準確地傳遞到二次側(cè)相關(guān)設(shè)備；將一次系統(tǒng)的高電壓、大電流變換為二次側(cè)的低電壓（標準值）、小電流（標準值），使測量、計量儀表和繼電器等裝置標準化、小型化，并降低了對二次設(shè)備的絕緣要求；將二次側(cè)設(shè)備以及二次系統(tǒng)與一次系統(tǒng)高壓設(shè)備在電氣方面很好地隔離，從而保證了二次設(shè)備和人身的安全。
4．2．4 互感器的基本特點
(1) 一次線圈串聯(lián)在電路中，并且匝數(shù)很少，因此，一次線圈中的電流完全取決于被測
電路的負荷電流．而與二次電流無關(guān)；
(2) 電流互感器二次線圈所接儀表和繼電器的電流線圈阻抗都很小，所以正常情況下，電流互感器在近于短路狀態(tài)下運行。
??
電流互感器一、二次額定電流之比，稱為電流互感器的額定互感比：kn=I1n/I2n
因為一次線圈額定電流I1n己標準化，二次線圈額定電流I2n統(tǒng)一為5(1或0.5)安，所以電流互感器額定互感比亦已標準化。kn還可以近似地表示為互感器一、二次線圈的匝數(shù)比，即kn≈kN=N1/N2式中N1、N2為一、二線圈的匝數(shù)。
4．2．5 互感器的基本分類
電壓互感器
測量用電流互感器主要與測量儀表配合，在線路正常工作狀態(tài)下，用來測量電流、電壓、功率等。測量用微型電流互感器主要要求： 1、絕緣可靠，2、足夠高的測量精度，3、當被測線路發(fā)生故障出現(xiàn)的大電流時互感器應在適當?shù)牧砍虄?nèi)飽和（如500%的額定電流）以保護測量儀表。保護用電流互感器保護用電流互感器主要與繼電裝置配合，在線路發(fā)生短路過載等故障時，向繼電裝置提供信號切斷故障電路，以保護供電系統(tǒng)的安全。保護用微型電流互感器的工作條件與測量用互感器完全不同，保護用互感器只是在比正常電流大幾倍幾十倍的電流時才開始有效的工作。
電流互感器
利用變壓器原、副邊電流成比例的特點制成。其工作原理、等值電路也與一般變壓器相同，只是其原邊繞組串聯(lián)在被測電路中，且匝數(shù)很少；副邊繞組接電流表、繼電器電流線圈等低阻抗負載，近似短路。原邊電流（即被測電流）和副邊電流取決于被測線路的負載，而與電流互感器的副邊負載無關(guān)。由于副邊接近于短路，所以原、副邊電壓U1和都很小，勵磁電流I0也很小。 電流互感器運行時，副邊不允許開路。因為一旦開路，原邊電流均成為勵磁電流，使磁通和副邊電壓大大超過正常值而危及人身和設(shè)備安全。因此，電流互感器副邊回路中不許接熔斷器，也不允許在運行時未經(jīng)旁路就拆下電流表、繼電器等設(shè)備。 電流互感器的接線方式按其所接負載的運行要求確定。最常用的接線方式為單相，三相星形和不完全星形。
組合互感器
組合互感器是將電壓互感器、電流互感器組合到一起的互感器。組合互感器可將高電壓變化為低電壓，將大電流變化為低電流，從而起到對電能計量的目的。
鉗形互感器
鉗形電流互感器是一款精密電流互感器（直流傳感器），是專門為電力現(xiàn)