在电力系统里,避雷器是保护电气设备绝缘的关键设备。它的核心技术路线主要有两类 —— 一类是 “带串联放电间隙” 的避雷器,另一类是 “无放电间隙” 的避雷器。这两类避雷器在设计思路、工作方式以及适用场景上,差别都很大。
一、无放电间隙金属氧化物避雷器
先说无放电间隙的避雷器,它就是现在最常用的金属氧化物避雷器。它的核心部件是氧化锌电阻片 —— 这种电阻片的非线性特性特别好,简单说就是电压变高或变低时,电阻会跟着剧烈变化。
它的工作原理全靠这个电阻片的特性。系统正常工作时,电阻片承受着线路的相电压,这时候它的电阻特别大,只有微安级的小电流 —— 也就是泄漏电流 —— 能流过去,差不多就像绝缘体一样。要是遇到雷电或者操作时产生的过电压,一旦电压超过它的保护范围,电阻片的电阻会一下子降很多,能快速把过电压的能量放掉,还能把被保护设备两端的电压控制在安全的残压范围里。等能量放完,它又能自己变回高电阻状态,不用专门去切断工频续流 —— 就是系统正常频率的持续电流。
这种结构让它有不少明显的好处:动作反应特别快,没有延迟,保护得准,残压也低;而且它能直接连在电网上,基本不用维护,我们还能通过监测器看它的运行情况好不好。所以现在不管是配电系统,还是特高压系统,保护变压器、开关这些重要设备,大多都用它。
二、有串联放电间隙避雷器
再说说带串联放电间隙的避雷器,它是一种组合结构,会把氧化锌电阻片和一个或多个机械串联的间隙拼在一起。
它的工作过程分步骤来。正常工作时,串联的间隙会把电阻片和系统的工频电压完全隔开,理论上不会有泄漏电流,这样就能从根本上防止电阻片因为长期承受运行电压而老化。当外来的过电压达到间隙的放电电压时,间隙会先被击穿放电,之后电流再通过电阻片放掉,这时候电阻片会发挥限制电压的作用,产生残压。过电压过去后,工频续流会在电流过零的瞬间,靠间隙的灭弧能力把电弧灭掉,系统也就恢复正常了。
这种设计的最大好处,就是间隙能把电阻片物理隔开,大大延长电阻片的使用寿命。不过,它的保护效果很大程度上要看间隙稳不稳定,放电是不是规律,反应速度也比无间隙的慢一点;而且间隙本身容易受环境影响,拿污秽、湿度来说,这些都会干扰它,所以需要多留意维护。
三、技术对比与发展趋势
咱们来说说这两种避雷器的技术对比以及未来发展趋势。无间隙避雷器的优势很明显 —— 它保护效果好,并且装上去之后基本不用额外维护,现在已经成了主流技术。我们对它的主要改进方向,就是继续优化电阻片的配方以及制作工艺,让它能更好地长期承受运行电压,并且能吸收更多能量。
带间隙的避雷器则凭着 “隔开电压” 的特点,在一些特定场景里有不可替代的用处。拿中性点非有效接地系统来说,这种系统可能会出现电压长时间升高的情况,这种情况下,选带间隙的避雷器就很合适。不过,它太依赖间隙的动作,保护精度相对低一些,而且维护起来也麻烦,这些问题都让它没法在更多场景里普遍使用。
总结一下,现在电力系统选避雷器,大多会优先选保护效果更好、更可靠的恩彼迈无间隙金属氧化物避雷器。而带间隙的避雷器作为一种成熟的老技术,在应对特殊的系统情况以及恶劣的运行环境时,还是能发挥作用。我们在工程里选避雷器时,最终的决定得基于具体的系统结构、运行环境以及保护目标,多从技术和成本两方面做考量。



