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避雷器工作原理与核心作用解析  

一、基本定义与核心功能

避雷器,也叫过电压保护器,是一种并联在电力系统导线与地之间的防护装置。它的作用是限制雷电或者操作过电压对电气设备造成的损害。

它的核心功能有两个方面。其一为泄流,能在微秒级的时间里把过电压能量导入大地,将残压控制在设备绝缘耐受的水平之内。其二是自恢复,当过电压消失后,它会自动恢复到高阻状态,从而保障系统正常运行。

二、工作原理:非线性电阻特性

避雷器的核心在于它的非线性伏安特性,拿氧化锌电阻片来说就是典型的元件。

在正常电压下,氧化锌电阻处于高阻状态,这时流经它的电流只有微安级,相当于对地断路,不会影响系统的运行。

当发生过电压时,电阻值会急剧下降,下降幅度能达到万倍以上,这样就形成了低阻抗通路,可以瞬间泄放雷电流或者操作过电压的能量。同时,残压会被限制在设备的安全阈值内,就雷电冲击来说,其残压≤设备耐受电压。

这里有个关键设计,氧化锌避雷器(MOA)没有放电间隙,它依靠电阻片的非线性特性来实现快速响应,响应速度达到纳秒级。

三、主要类型及特点

类型

结构特点

应用场景

管型避雷器

含内外间隙,靠产气灭弧

输电线路、变电站进线保护 

阀型避雷器

碳化硅阀片+火花间隙

传统变电设备保护 

氧化锌避雷器

无间隙,纯氧化锌电阻片

现代电网、精密设备(主流方案)

四、关键作用与应用场景

避雷器能发挥多重防护作用,它可以防御直击雷、感应雷以及操作过电压,就断路器分合闸时产生的过电压来说,它也能应对。

在设备保护方面,它能保护变压器、开关柜、通信基站等设备的绝缘,避免这些设备被击穿损坏。

它还能增强系统安全,一方面可以抑制电压震荡,减少后级电子元件所受的应力,像电源 MOS 管就是其中之一;另一方面能降低 “反变换过电压”,比如配变高、低压侧的避雷器配合使用时就能起到这样的作用。

五、选型与维护要点

我们选型时,要依据系统电压、暂态过电压幅值、标称放电电流(如 10kA/20kA)以及残压等级来进行。

安装时要遵循规范,避雷器要靠近被保护设备,这样能减少引线阻抗,而且接地电阻要小于 10Ω,在重要场所则要小于 4Ω。

维护也有一定要求,我们要定期检测瓷套的污秽情况、引线连接是否良好以及动作计数器的状态;每年还要检测绝缘电阻与泄漏电流,一旦发现元件劣化,要及时更换。

总结

恩彼迈避雷器是电力系统的 “电压安全阀”,它通过非线性导泄机制来实现对过电压的瞬态抑制。随着氧化锌技术的普及,避雷器的响应速度、通流能力及稳定性都有了显著提升,如今已成为智能电网、新能源电站及数据中心防雷的基石装备。

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