避雷器的原理

作者：未知??發(fā)布時間:2017-07-18 16:02:27

       
       一種能釋放雷電或兼能釋放電力系統(tǒng)操作過電壓能量，保護電工設備免受瞬時過電壓危害，又能截斷續(xù)流，不致引起系統(tǒng)接地短路的電器裝置（見圖）。避雷器通常接于帶電導線和地之間，與被保護設備并聯(lián)。當過電壓值達到規(guī)定的動作電壓時,避雷器立即動作,流過電荷，限制過電壓幅值，保護設備絕緣；當電壓值正常后，避雷器又迅速恢復原狀，以保證系統(tǒng)正常供電。

        最原始的避雷器是羊角形間隙，出現(xiàn)于19世紀末期，用于架空輸電線路，防止雷擊損壞設備絕緣而造成停電，故稱“避雷器”。20世紀20年代,出現(xiàn)了鋁避雷器,氧化膜避雷器和丸式避雷器。30年代出現(xiàn)了管式避雷器。50年代出現(xiàn)了碳化硅避雷器。70年代又出現(xiàn)了金屬氧化物避雷器。現(xiàn)代高壓避雷器，不僅用于限制電力系統(tǒng)中因雷電引起的過電壓，也用于限制因系統(tǒng)操作產生的過電壓。

        避雷器有管式和閥式兩大類。閥式避雷器分為碳化硅閥式避雷器和金屬氧化物避雷器(又稱氧化鋅避雷器)。

管式避雷器 其結構原理見圖。內間隙（又稱滅弧間隙）置于產氣材料制成的滅弧管內，外間隙將管子與電網(wǎng)隔開。雷電過電壓使內外間隙放電，內間隙電弧高溫使產氣材料產生氣體，管內氣壓迅速增加，高壓氣體從噴口噴出滅弧。管式避雷器具有較大的沖擊通流能力，可用在雷電流幅值很大的地方。但管式避雷器放電電壓較高且分散性大，動作時產生截波，保護性能較差。主要用于變電所、發(fā)電廠的進線保護和線路絕緣弱點的保護。

        碳化硅避雷器 其基本工作元件是疊裝于密封瓷套內的火花間隙和碳化硅閥片（電壓等級高的避雷器產品具有多節(jié)瓷套）。火花間隙的主要作用是平時將閥片與帶電導體隔離，在過電壓時放電和切斷電源供給的續(xù)流。碳化硅避雷器的火花間隙由許多間隙串聯(lián)組成，放電分散性小，伏秒特性平坦，滅弧性能好。碳化硅閥片是以電工碳化硅為主體，與結合劑混合后，經(jīng)壓形、燒結而成的非線性電阻體，呈圓餅狀。碳化硅閥片的主要作用是吸收過電壓能量，利用其電阻的非線性（高電壓大電流下電阻值大幅度下降）限制放電電流通過自身的壓降（稱殘壓）和限制續(xù)流幅值，與火花間隙協(xié)同作用熄滅續(xù)流電弧。碳化硅避雷器按結構不同，又分為普通閥式和磁吹閥式兩類。后者利用磁場驅動電弧來提高滅弧性能，從而具有更好的保護性能。碳化硅避雷器保護性能好，廣泛用于交、直流系統(tǒng)，保護發(fā)電、變電設備的絕緣。

        金屬氧化物避雷器 其基本工作元件是密封在瓷套內的氧化鋅閥片。氧化鋅閥片是以ZnO為基體,添加少量的 Bi2O3、MnO2、Sb2O3、Co3O3、Cr2O3等制成的非線性電阻體，具有比碳化硅好得多的非線性伏安特性，在持續(xù)工作電壓下僅流過微安級的泄漏電流，動作后無續(xù)流。因此金屬氧化鋅避雷器不需要火花間隙，從而使結構簡化，并具有動作響應快、耐多重雷電過電壓或操作過電壓作用、能量吸收能力大、耐污穢性能好等優(yōu)點。由于金屬氧化鋅避雷器保護性能優(yōu)于碳化硅避雷器，已在逐步取代碳化硅避雷器，廣泛用于交、直流系統(tǒng)，保護發(fā)電、變電設備的絕緣，尤其適合于中性點有效接地(見電力系統(tǒng)中性點接地方式)的110千伏及以上電網(wǎng)。