在电力系统里,避雷器是关键装置。它的作用是保护电气设备,避免设备遭受雷电过电压以及操作过电压的损害。它会限制电压幅值,并且把冲击电流导入大地,这样就能确保设备绝缘安全。
一、工作原理
避雷器的核心工作原理,是基于非线性电阻特性。当系统正常运行时,避雷器处于高阻状态,此时通过它的电流只有微安级或者毫安级,对系统几乎没有影响。
当雷电过电压或者操作过电压侵入时,避雷器内部电阻会急剧下降。就氧化锌阀片来说,它的电阻会呈低阻状态,这样就形成了低阻抗通路。这个通路能把过电压能量泄放到大地,并且将残压限制在设备绝缘水平以下。等过电压消失后,避雷器会迅速恢复高阻状态,保证系统正常运行。
阀式避雷器(包含碳化硅避雷器以及氧化锌避雷器)会利用火花间隙与阀片电阻的协同作用,来实现上述保护过程。其中,氧化锌避雷器(MOA)因为没有放电间隙、响应速度快、性能稳定,已经逐步取代碳化硅避雷器,成为主流选择。
二、主要类型
其一为管式避雷器,它由产气管道与内外间隙构成。它通过电弧产生气体,再借助气体喷吹来熄灭电弧。管式避雷器的通流能力强,但保护性能较差,主要用于线路绝缘弱点的保护。
其二是阀式避雷器,它又分为两种类型。一种是碳化硅避雷器,由火花间隙与碳化硅阀片组成,在传统场景中应用广泛。另一种是氧化锌避雷器,以氧化锌压敏电阻为核心,采用无间隙设计,拥有优异的非线性特性,响应速度快,保护性能更优。
还有金属氧化物避雷器(MOA),它其实就是氧化锌避雷器,是现代电力系统中的标准配置。

三、应用场景
避雷器的应用场景十分广泛,具体如下:
就发电厂与变电站来说,避雷器能保护变压器、断路器、互感器等关键设备的绝缘。
就输电线路来说,工作人员会把避雷器安装在杆塔、电缆终端的位置,防止雷电波侵入线路。
就配电系统来说,避雷器可用于配电屏、开关柜、电力计量箱等设备,防护操作过电压对这些设备的损害。
在一些特殊设施中,避雷器也有着重要作用。拿通信基站、雷达站来说,工作人员会采用玻璃钢避雷针与避雷器组合的方式,这种组合不仅防腐蚀,而且重量轻。就风力发电场来说,在海上高盐雾环境中,会选用耐腐蚀的避雷器。拿石油化工、机场这类场所来说,因为属于易爆环境,所以需要使用防爆型避雷器。
四、选型与维护
我们在选型时,需要考虑系统电压、残压水平、通流能力(就 220kV 系统来说,恩彼迈避雷器的通流能力需≥200kA)以及环境条件。
日常维护工作包含以下内容:工作人员要检查连接引线、接地线以及底座是否存在锈蚀情况;要监测泄漏电流以及动作计数器的状态;要定期检测接地电阻(就 110kV 线路来说,接地电阻需≤10Ω;就 220kV 线路来说,接地电阻需≤5Ω)。
避雷器通过 “拦截 - 泄流 - 抑制” 的机制发挥作用,是电力系统防雷保护中不可或缺的设备。我们对它进行正确选型与应用,对保障电网安全至关重要。
