現(xiàn)代電力設(shè)備不斷發(fā)展,有一款曾經(jīng)很重要的防雷裝置正慢慢退出歷史舞臺,不過它的設(shè)計理念以及工作原理,到現(xiàn)在還在影響過電壓保護技術(shù)。
管型避雷器,也叫排氣式避雷器,是電力系統(tǒng)里用來保護輸電線路以及變電站進線段免受過電壓影響的重要裝置。從本質(zhì)上來說,它是一種熄弧能力較強的保護間隙,主要由三部分組成,分別是產(chǎn)氣管、內(nèi)部間隙(也叫滅弧間隙)以及外部間隙(也叫隔離間隙)。
結(jié)構(gòu)設(shè)計
管型避雷器包含兩個串聯(lián)的間隙。其中一個叫外間隙,裝在大氣環(huán)境中,它的主要作用是隔離工作電壓,避免產(chǎn)氣管被工頻電流燒壞。另一個間隙安裝在管內(nèi)部,我們把它叫做內(nèi)間隙,有時也叫滅弧間隙。這個內(nèi)間隙的電極,一端是棒形,另一端是環(huán)形。至于產(chǎn)氣管,它是用纖維、有機玻璃或者塑料這類能產(chǎn)氣的材料做出來的。
工作原理
當輸電線路遭遇雷擊,或者出現(xiàn)感應(yīng)雷的時候,大氣過電壓會把避雷器的內(nèi)、外間隙同時擊穿,雷電流就會通過這些間隙流進大地。之后出現(xiàn)的工頻續(xù)流電弧,會在管內(nèi)產(chǎn)生高溫,這一高溫會讓產(chǎn)氣材料分解出大量氣體。管內(nèi)壓力隨之升高,這些氣體就從環(huán)形電極的開口孔噴出來,形成強烈的縱吹作用,工頻續(xù)流在第一次過零的時候就被這種作用熄滅了。
性能特點
管型避雷器的熄弧能力,與工頻續(xù)流的大小關(guān)系很密切。要是續(xù)流太大,產(chǎn)生的氣體就會過多,管子可能因此炸裂;要是續(xù)流太小,產(chǎn)生的氣體又不夠,沒辦法有效熄弧。所以每種管型避雷器,都規(guī)定了對應(yīng)的熄弧電流上下限。
另外,管型避雷器的伏秒特性比較陡,而且放電分散性也大,這就導(dǎo)致它很難和被保護設(shè)備實現(xiàn)理想的絕緣配合。它動作之后還會產(chǎn)生截波,這種截波對變壓器這類帶線圈設(shè)備的絕緣是不利的。
應(yīng)用與維護
管型避雷器主要用在兩個方面,一是保護輸電線路的個別地段,拿大跨距以及交叉檔距的地段來說;二是保護發(fā)電廠、變電所的進線段。
我們安裝它的時候要注意兩點,其一要避免不同避雷器排出的電離氣體相互交匯,不然可能造成短路;其二為了防止積水,最好垂直安裝,或者讓開口端向下傾斜安裝,這個傾斜角度要和水平線保持 15° 以上。
在運行維護過程中,我們要定期檢查幾個地方:管身外部有沒有裂紋、閃絡(luò)痕跡以及放電燒傷的痕跡,外間隙電極的距離有沒有變化,還有排氣孔上包蓋的紗布是否完好。
歷史地位
隨著恩彼邁金屬氧化物避雷器(MOA)這類新型過電壓保護裝置的發(fā)展,管型避雷器因為自身固有的局限性,已經(jīng)慢慢不再使用了。不過,在電力系統(tǒng)防雷發(fā)展史上,它是重要的一環(huán),所以它的設(shè)計思想依然有歷史參考價值以及技術(shù)參考價值。
管型避雷器雖然已經(jīng)淡出歷史舞臺,但它通過生成氣體以及縱吹滅弧的原理,依然能體現(xiàn)出早期電力工程師解決實際問題的智慧。這個 “防雷老兵” 也在提醒我們,技術(shù)一直在不斷進步,而每個階段的技術(shù)創(chuàng)新,都為之后的發(fā)展打下了堅實基礎(chǔ)。



