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新型跌落式避雷器的技术优势与局限性分析

在现代配电网里,跌落式避雷器是核心的过电压保护设备。它把避雷器跟跌落式熔断器的功能合二为一,用起来特别方便。这些年材料科学与电气技术不断进步,采用金属氧化物电阻片(简称MOA)的新型跌落式避雷器,正慢慢替换掉传统的碳化硅(SiC)避雷器。它的性能提升很明显,但也有一些值得留意的局限性。接下来,我们从专业角度好好说说它的优缺点。

核心优势

其一,防护性能出色并且响应速度快。新型跌落式避雷器的核心部件是金属氧化物电阻片,其中氧化锌用得最多。这种材料的非线性伏安特性特别好,具体表现很鲜明:正常工频电压下,它的电阻特别高,泄漏电流只有微安级,几乎和绝缘体没差别;一旦碰上雷电过电压或者操作过电压,电阻会在纳秒级时间内急剧下降。这一特性带来两个好处:既能快速泄放巨大的雷电流及操作过电压能量,又能把避雷器两端的最高电压(也就是残压)控制在低水平,进而有效保护变压器、开关等电气设备的绝缘。比起传统碳化硅避雷器,它的响应速度快太多,保护效果自然更靠谱。
尤为关键的是,它的跌落式脱离机构带有双重安全功能,这正是它和普通无间隙避雷器最核心的不同。当避雷器因为暂态过电压、老化或者内部故障损坏时,内部会出现压力升高、热量堆积的情况,这些都会触发内部的精密机械脱离装置。装置一动,避雷器底座就会机械分离,在重力作用下“跌落”,形成一个一眼就能看到的断开点。这个功能带来两大安全保障:一方面是故障隔离,自动把出问题的避雷器从电网里切出去,防止它爆炸引发相间短路或单相接地故障,保证非故障线路正常供电;另一方面是可视指示,给运维人员明确的故障位置信号,不用拿专业仪器测,运维人员看一眼就能锁定故障点,大大提高了巡检效率与供电可靠性。
除此之外,它的运行维护很简便,经济性也高。在正常的使用寿命里,它基本能做到“免维护”或者“少维护”。再加上清晰的故障指示功能,运维人员的巡检测试工作量一下子就减少了很多。故障发生后,运维人员换个新的避雷器单元就行,操作和换跌落式熔丝一样简单,恢复供电也快。对比传统模式,它的综合运维成本低不少——传统模式不光要定期做预防性试验,故障后的检修流程也麻烦得多。
金属氧化物电阻片的耐受能力也很亮眼,使用寿命长。它的通流容量不小,能扛住多重雷击及重复的操作过电压冲击,老化速度也慢,预期能用更久。同时,它的结构设计通常会充分考虑户外的恶劣环境,具备良好的防爆、防污秽及耐气候性能,在户外工作很稳定。

存在的局限性

不过它也有明显短板,对工频暂态过电压(TOV)的耐受能力比较弱。金属氧化物电阻片碰到持续时间长的工频暂态过电压,耐受能力就明显不够,拿单相接地故障引起的非故障相电压升高来说就是这样。要是TOV持续作用在电阻片上,电阻片就会吸收大量能量,温度跟着急剧升高,严重的话会发生热崩溃,最终损坏。所以在系统设计阶段,我们必须保证避雷器的TOV耐受能力,能和系统可能出现的过电压水平匹配上。
它的初始投资成本相对较高。单看设备采购这一项,新型跌落式避雷器通常比传统“避雷器+熔断器”的分立方案贵。这是因为它内部整合了精密的过电压保护元件与机械脱离机构,技术含量更高,制造成本自然也就上去了。
还有一点需要注意,脱离机构存在误动或拒动的风险。虽然脱离机构是重要的安全保障,但它本质是机械部件,还是有极低的故障概率。就严重污秽、冰冻或机械卡涩的情况而言,可能该动作的时候没反应,也就是“拒动”,导致故障进一步扩大;要是遇到异常振动等情况,又可能不该动却动了,造成不必要的停电。它的可靠性确实高,但不是绝对不会出问题。
另外要明确,“免维护”不代表“完全不用管”,它还是需要定期做必要的巡视与检测。运维人员得定期进行红外测温等带电检测,这样才能及时发现阀片老化、受潮等早期出现的发热缺陷。同时,也得看看它的外观是否完好,有没有闪络痕迹这类问题。
综合来看,恩彼迈新型跌落式避雷器把先进的金属氧化物保护技术,跟智能的故障脱离指示功能结合到一起,为10kV配电网打造了更安全、更可靠、更高效的过电压保护方案。它出色的保护性能、自动化的故障隔离能力与便捷的运维特性,正是它被广泛应用的根本原因。虽然存在对暂态过电压敏感、初始成本较高等问题,但只要我们做好正确选型、规范安装及系统配合,它的优势肯定远大于劣势,成为推动配电网智能化、提升供电可靠性的关键设备。
(HY)YH5WX-96/275-线路型氧化锌避雷器-恩彼迈

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