在高压输电系统里,我们能明显感觉到雷击是威胁线路安全稳定运行的主要问题。要是出现强雷电过电压或者操作过电压,这类电压就可能击穿设备的绝缘层;接下来会造成线路跳闸,严重时还会让设备永久损坏。而高压线路避雷器,就是专门应对这类问题的关键保护装置 —— 它就像一名忠诚的 “安全卫士”,始终守护着电网的安全。
避雷器的主要作用不是 “避免雷击”,而是 “限制过电压” 并且 “泄放雷电流”,我们可以从几个具体功能来了解它。其一就是保护设备绝缘,这类避雷器是并联安装在输电线路杆塔上的,通常会靠近绝缘子串;当线路上的过电压值超过它的保护水平时,避雷器会快速动作,将过电压限制在一个对变压器、开关这类设备绝缘没有伤害的水平上。其二是防止线路跳闸,通过限制雷电过电压的大小,避雷器能有效防止线路绝缘子出现 “闪络”,也就是绝缘被击穿的情况;这样一来,就能避免因雷击导致线路断路器跳闸,进而大大提高供电的可靠性以及系统的稳定性。还有一个功能是疏导雷电流入地,避雷器会给巨大的雷电流提供一个低阻抗通道,让雷电流安全泄放到大地中,而不是让它流过那些需要被保护的电气设备。

现代高压线路避雷器大多采用金属氧化物避雷器(MOA),这类避雷器的核心零件是氧化锌(ZnO)电阻片,它的工作原理就是基于电阻片良好的非线性电压电流特性。在系统正常运行时,避雷器处于高电阻状态;这时候系统电压是正常运行电压,氧化锌电阻片的电阻会特别高,能达到兆欧级。此时流过避雷器的电流只有微安级的微小泄漏电流,这种状态差不多相当于开路,对系统运行没有任何影响。当线路上出现危险过电压,并且这个电压的大小达到避雷器的动作电压(也就是启动电压)时,避雷器就会进入低电阻状态;此时氧化锌电阻片的非线性特性会瞬间被激发,它的电阻值会急剧下降到毫欧级,迅速从 “高阻态” 转变为 “低阻态”。这种变化会让避雷器给过电压提供一个几乎短路的高效泄流通道,巨大的雷电流会通过避雷器被导入大地,进而将被保护设备两端的电压(也就是残压)限制在一个很低且安全的数值范围里。当过电压脉冲消失,系统电压恢复到正常工频电压后,氧化锌电阻片会瞬间自动恢复高电阻特性,快速切断工频续流,之后就等待下一次动作;整个动作过程中没有火花、没有延时,并且不需要串联间隙。
恩彼迈高压线路避雷器借助氧化锌电阻片的非线性特性,能智能地在 “绝缘体” 与 “导体” 两种状态之间瞬间切换,进而实现对过电压的精确限制以及对雷电流的有效泄放。它是现代电力系统中不可或缺的保护设备,对保障电网坚强且可靠运行起着关键作用。
