閥式避雷器

閥式避雷器是一種能釋放雷電或兼能釋放電力系統操作過電壓能量，保護電工設備免受瞬時過電壓危害，又能截斷續流，不致引起系統接地短路的電器裝置（見圖）。

基本介紹

• 中文名：閥式避雷器
• 外文名：Valve type arrester
• 接的位置：接於帶電導線和地之間
• 分類：3種
• 作用：保護電工設備免受瞬時過電壓危害

定義

避雷器通常接於帶電導線和地之間，與被保護設備並聯。當過電壓值達到規定的動作電壓時,避雷器立即動作,流過電荷，限制過電壓幅值，保護設備絕緣；當電壓值正常後，避雷器又迅速恢復原狀，以保證系統正常供電。

最原始的避雷器是羊角形間隙，出現於19世紀末期，用於架空輸電線路，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,出現了鋁避雷器,氧化膜避雷器和丸式避雷器。30年代出現了管式避雷器。50年代出現了碳化矽避雷器。70年代又出現了金屬氧化物避雷器。現代高壓避雷器，不僅用於限制電力系統中因雷電引起的過電壓，也用於限制因系統操作產生的過電壓。 避雷器有管式和閥式兩大類。閥式避雷器分為碳化矽閥式避雷器和金屬氧化物避雷器(又稱氧化鋅避雷器)。

結構和工作原理

閥式避雷器主要由封閉在瓷套中、相互串聯的火花間隔及非線性電阻構成，火花間隙能在遇到過電壓時被擊穿放電，在正常運行的工頻電壓下起著將電源與非線性電阻相互隔斷的作用。非線性電阻在過電壓時能吸收過電壓能量以限制放電電壓下的殘壓，和起著限制工頻續流的作用。

非線性電阻在正常工作狀態下對工頻電流的電阻非常大，因而使工頻電流被隔斷；當遇到雷電時，在過電壓作用下電阻值非常小，使雷電流得以暢通流人大地。雷電流過後，其電阻值又自動恢復到原來的較大值。將跟隨而來的工頻續流限制在較小範圍之內，對被保護設備起到防雷保護作用，也是使電網恢復正常。

分類

管式避雷

其結構原理見圖。內間隙（又稱滅弧間隙）置於產氣材料製成的滅弧管內，外間隙將管子與電網隔開。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衝擊通流能力，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。主要用於變電所、發電廠的進線保護和線路絕緣弱點的保護。

碳化矽避雷

其基本工作元件是疊裝於密封瓷套內的火花間隙和碳化矽閥片（電壓等級高的避雷器產品具有多節瓷套）。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流。碳化矽避雷器的火花間隙由許多間隙串聯組成，放電分散性小，伏秒特性平坦，滅弧性能好。碳化矽閥片是以電工碳化矽為主體，與結合劑混合後，經壓形、燒結而成的非線性電阻體，呈圓餅狀。碳化矽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）和限制續流幅值，與火花間隙協同作用熄滅續流電弧。碳化矽避雷器按結構不同，又分為普通閥式和磁吹閥式兩類。後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。碳化矽避雷器保護性能好，廣泛用於交、直流系統，保護髮電、變電設備的絕緣。

閥式避雷器

金屬氧化避雷

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等製成的非線性電阻體，具有比碳化矽好得多的非線性伏安特性，在持續工作電壓下僅流過微安級的泄漏電流，動作後無續流。因此金屬氧化鋅避雷器不需要火花間隙，從而使結構簡化，並具有動作回響快、耐多重雷電過電壓或操作過電壓作用、能量吸收能力大、耐污穢性能好等優點。由於金屬氧化鋅避雷器保護性能優於碳化矽避雷器，已在逐步取代碳化矽避雷器，廣泛用於交、直流系統，保護髮電、變電設備的絕緣，尤其適合於中性點有效接地(見電力系統中性點接地方式)的110千伏及以上電網。

故障及處理

常見異常狀況有：放電記錄器內部損壞或燒黑、下引線(接地引線)的聯結點嚴重燒損、非線性電阻燒損失效使工頻續流大幅度上升、火花間隙的滅弧能力急劇下降等。當發現避雷器出現以上異常情況之一時，應立即對其進行有關電器測試，若有必要還應進行解體檢查、測試，以確認損傷程度及維修方案。

避雷器在雷電作用時爆裂、炸開並造成接地故障，應立即將故障避雷器停運(對其操作時禁止採用隔離開關進行操作)，待雷雨停止後再用同型號避雷器換上。若起爆炸、炸開未造成接地故障，允許運行至雷雨停後再處理。
避雷器在雷電作用時瓷套出現裂紋、甚至發生閃絡，即使未引起接地故障也應立即設法將故障避雷器停運，待雷雨停止後在進行處理。

避雷器在正常天氣時正常運行於上頻電壓作用下，瓷套出現裂紋不論其是否引起閃絡現象，都必須立即將其停運進行更新處理。

運行管理

一、預防性試驗。

常年在氣象和電器等因素作用下，避雷器性能可能發生變化，為了及時發現其隱患，應對運行中避雷器在每年雷雨季節前進行如下測試。即用2500VMn表測量其絕緣電阻，並與上次或同型號避雷器的測試結果比較，其值不應有明顯差異，工頻放電電壓測試也是預防性試驗的內容之一，測試結果必須滿足有關規定要求。

閥式避雷器

二、閥式避雷器的巡視檢查。

查看上引線聯結處的密封是否嚴密完好，以免雨水進入使其內部受潮後將其衝擊殘壓升高，非線性電阻的電導電流將大幅增大，即使在正常運行電壓下避雷器也會發熱損壞。若有可能應在其上引線聯結處加裝防雨套，防止雨水進入內部；查看上下引線有無斷線、斷股或燒損痕跡及放電記錄器有否燒壞損傷，若發現以上現象應將避雷器推出運行進行處理。對前一種現象只需將引線適當維修或更換即可，對後一種現象則說明避雷器內部發生了某種故障，應對其詳細檢查、測試，查明故障後進行處理；查看瓷套外表有無遭受贓物物質的污染，對其安裝場所周圍空氣污穢物經潮氣濕潤其中的可溶生電解質被溶解，在電壓作用下泄露電流顯著增大，據有關資料介紹，電瓷產品在濕污狀況下起放電電壓僅有清潔乾燥時的左右。不僅如此，還會使電壓分布很不均勻。在有並聯電阻的避雷器中，將使在某些電壓分布較大的並聯電阻上通過的電流上升，可能使並聯電阻被燒壞而發生事故。再就是瓷套嚴重污染，還會降低避雷器動作後的滅弧能力，使其保護性能遭受及不利的影響。因此，保持瓷套表面的清潔乾燥、無任何污穢物，是運行管理工作至關重要的一環。此外，每次發生過電壓後(如雷電、單相接地等)，應進行特殊巡視檢查。主要查看放電記錄器有否動作、瓷套表面有無閃絡放電痕跡、上下引線有無鬆動及是否被燒傷和燒毀痕跡，避雷器本身是否有發生動搖等現象等。

三、運行中的注意事項。

正常運行電壓必須低於其滅弧電壓；運行滿10年的避雷器應對其進行解體檢修，因閥式避雷器對諧振過電壓是無能為力的，若其在持續時間較長諧振過電壓作用下，可能會出現超過閥式避雷器所能吸收的過電壓能量而損壞、甚至引起爆炸。所以對其安裝場所的諧振過壓，應予以特別注意並設法加以預防。