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避雷器的隐形利刃:浅析残压

电力系统里,避雷器是我们离不开的“守护神”。遇上雷击或者操作过电压,它会立刻行动,把危险的过电压降到安全范围,帮我们保护那些贵重的电气设备。就变压器、断路器来说,它们的主绝缘全得靠避雷器保护。不过这个保护过程不是没有代价的——它会产生一个副产品,也就是残压。这残压就像一把看不见的刀子,要是处理不当,照样会给设备带来危险。

何为残压?

简单讲,残压就是避雷器泄放大量冲击电流时,自身两端产生的电压降。它不是固定数值,与流过避雷器的雷电流大小、波形,以及避雷器自身的非线性电阻特性都关系很大。电流越大,残压也就越高。理想状态下,我们希望残压越低越好,始终低于被保护设备的绝缘耐受强度。

残压的危害性体现在何处?

残压的危害性,其一就是对绝缘配合的考验。电力系统的绝缘配合,遵循的是“水涨船高”的原则。避雷器的残压水平,是我们设计所有被保护设备绝缘水平的关键依据之一。就变压器来说,它的绝缘必须能扛住避雷器可能产生的最大残压。要是我们用的避雷器性能变差了、选得不对,或者系统运行情况有了变化,实际残压就可能超过绝缘设计的耐受余量,这样一来保护就失效了,设备绝缘还可能被击穿。

第二个危害,是陡波前带来的冲击。雷电流的波前陡度一般很高,其实就是上升速度特别快。就算残压的峰值在安全范围内,它很高的电压变化速度(dV/dt)也会产生陡波冲击。这种陡波会因为“静电感应”效应,使变压器绕组间的电压分布很不均匀,导致首端几匝线匝扛住很高的电压,最后可能造成匝间绝缘的局部打穿。这是我们平常遇到变压器损坏时,很常见但又不容易发现的一个原因。

 

第三个危害,是能量积累带来的热损伤。避雷器每动一次,都会有很多能量以热量的形式放到地下,但还有一部分能量会通过残压传到被保护设备上。一次冲击的能量可能不够马上弄坏设备,但要是过电压动作反复多次发生,累积的效果会让设备绝缘材料老化更快,降低它的介电能力,还会让设备用得时间变短。

(HY)YH10W-15-防污型氧化锌避雷器-恩彼迈

如何驾驭这把“双刃剑”?

知道残压的危害,不是说要否定避雷器的价值,而是为了更科学地用它。在现在的电力系统中,我们会用这些办法降低它的风险:

 

第一要仔细选型号,我们得选保护效果更好(也就是残压更低),并且通流能力合适的好避雷器。拿金属氧化物避雷器来说,它就是很合适的。

 

第二要精准配合,我们得严格按绝缘配合设计来,保证设备绝缘能承受的强度始终比避雷器的最大残压高,并且留够安全余量。

 

另外,把安装做好也很重要。我们要尽量弄短避雷器和被保护设备之间的引线,这样能减少导线电感带来的额外残压。

 

最后要做好状态检查,我们得定期给避雷器做预防试验,并且进行在线监测,保证它的性能一直很好,防止因为老化让残压变高。

 

说到底,不管是恩彼迈避雷器还是其他的避雷器在干保护工作的时候,肯定会产生残压——这是客观存在的物理现象。残压绝对不是没有危害的,这种潜在风险,我们工程技术人员必须重视。我们只有选对避雷器的型号、做好相关设计,并且做好全生命周期的管理,才能最大程度发挥避雷器的保护作用,同时把这把“看不见的刀子”牢牢关进安全的“鞘”里,让电力系统稳定并且可靠地运行。

(HY)YH10W-27-出口型氧化锌避雷器-恩彼迈

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