在电力系统中,避雷器是保护电气设备免受雷电过电压以及操作过电压侵害的关键设备。它和被保护设备之间的连接方式,直接决定了保护效果能不能发挥、靠不靠谱。这里有个核心原则必须记住 —— 避雷器必须跟被保护设备并联连接。
一、核心连接方式:并联
咱们先说说并联的基本原理。并联的意思是,避雷器的两端分别连接在电力系统的相线(火线)与地线之间,被保护设备也同样并联在相线与地线(或中性线)之间。这就意味着,避雷器以及被保护设备承受的是同一个系统电压。
系统正常运行时,避雷器会呈现极高的电阻状态,差不多相当于开路,它的泄漏电流特别小(通常在毫安级),对系统运行几乎没什么影响。
可要是线路上出现会危及设备绝缘的过电压(像雷电波侵入这种情况),这个过电压会同时作用在避雷器以及被保护设备上。因为避雷器有特殊的伏安特性,它的电阻会瞬间急剧下降,变成低阻状态,给强大的过电压电流提供一条低阻抗的对地泄放通道。这个泄放过程能把过电压的幅值限制在安全水平(我们把这个水平叫 “残压”),这样一来,并联在被保护设备两端的电压就始终低于设备的绝缘耐受强度,设备也就得到保护了。
那为啥不能串联呢?要是错误地把避雷器与被保护设备串联,正常运行时,避雷器的高阻抗会严重阻碍工作电流通过,直接导致设备没法正常工作。等过电压来了,它的限压作用也发挥不出来 —— 因为电流通路被切断了,没法形成有效的泄放路径,被保护设备会直接承受全部过电压,最后肯定会损坏。所以从保护原理上来说,串联连接完全是错的。
二、连接的关键技术要求
想实现有效的保护,只做到物理上的并联还远远不够。连接过程中有几个技术细节特别关键,行业里通常把它们归纳成 “三近一短” 原则。
先看电气距离最近这一点。避雷器得安装在被保护设备的进线端子附近,尽量缩短两者之间的电气距离。为啥要这么做?因为连接导线(包括接地线)本身存在电感以及电阻。导线太长的话,在泄放变化特别快的雷电流时,会产生不能忽视的感应电压降(公式是 U = L * di/dt),这部分附加电压会跟避雷器的残压叠加,一起作用在被保护设备上。
这么做的后果就是:就算避雷器本身的残压很低,过长的引线也可能让实际加在被保护设备上的电压超过它的耐受值,保护也就失效了。
再看连接线最短与截面积足够的要求。一方面是引线长度,避雷器两端(相线端以及接地端)的连接线必须尽量缩短,尤其是接地引下线的长度,只有这样才能减小回路电感。另一方面是导线截面积,连接线的截面积得够大,要满足雷电流通流能力的要求。通常会根据系统等级以及标准规定来选,就常用规格来说,不得小于 25mm² 或者 50mm² 的铜绞线,得保证泄放大量雷电流时,导线不会因为过热而熔断。
另外,接地必须可靠。避雷器的接地端必须跟系统的接地网可靠连接,而且接地电阻得符合规程要求。一个低阻抗的接地通路,是保证雷电流能快速、顺畅泄到地下的最后一步。要是接地做得不好,接地电阻上会产生很高的电压,出现 “地电位反击”,这样设备还是会承受危险的过电压。
三、典型应用场景
在变电站里,避雷器通常直接装在变压器、断路器、互感器这些重要设备的进线套管附近,有时候甚至直接装在设备本体的箱体上,这么做就是为了实现最紧密的连接。
配电线路保护方面,配电变压器的高、低压侧都得装避雷器。它的高压侧引线要紧紧靠住变压器高压套管,接地端则跟变压器的金属外壳以及中性点接地线连在同一个接地点上。
拿保护发电机或者大型电动机来说,因为旋转电机的绝缘水平比较低,对残压的要求特别高,通常得用专门设计的磁吹或者金属氧化物避雷器,还得配合电容器来进一步平缓电压波形,对连接导线的长度要求也更严格。
总结
恩彼迈避雷器跟被保护设备采用并联连接,是它能发挥保护作用的根本前提。而要实现有效保护,必须遵循 “近安装、短接线、良接地” 的原则,最大限度减少连接回路上的寄生参数影响,确保避雷器的保护特性能充分发挥出来。正确的连接与安装,和避雷器本体的性能一样重要,都是构成完整过电压保护系统时不可或缺的一环。



