閥式避雷器是一種電氣設備的電源進線端并聯(lián)的一種保護設備，令其放電電壓低于被保護設備的絕緣耐壓值，當過電壓來臨時，該保護設備立即對地放電，從而使被保護設備免受雷擊。
閥式避雷器主要由封閉在瓷套中、相互串聯(lián)的火花間隔及非線性電阻構(gòu)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(xù)流的作用。非線性電阻在正常工作狀態(tài)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入大地。雷電流過后, 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(xù)流限制在較小范圍之內(nèi), 對被保護設備起到防雷保護作用, 也是使電網(wǎng)恢復正常。閥型避雷器又有普通閥型避雷器和磁吹閥型避雷器兩種。
閥式避雷器具有較平的伏秒特性和較強的滅弧能力, 可以避免裁波發(fā)生，與管型避雷器相比, 在保護性能上是重大的改進, 是電力系統(tǒng)中廣泛采用的防雷保護設備。
簡介
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(chǎn)生的過電壓。
分類
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(jié)構(gòu)原理見圖。內(nèi)間隙（又稱滅弧間隙）置于產(chǎn)氣材料制成的滅弧管內(nèi)，外間隙將管子與電網(wǎng)隔開。雷電過電壓使內(nèi)外間隙放電，內(nèi)間隙電弧高溫使產(chǎn)氣材料產(chǎn)生氣體，管內(nèi)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(chǎn)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(nèi)的火花間隙和碳化硅閥片（電壓等級高的避雷器產(chǎn)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(jié)合劑混合后，經(jīng)壓形、燒結(jié)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(jié)構(gòu)不同，又分為普通閥式和磁吹閥式兩類。后者利用磁場驅(qū)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(nèi)的氧化鋅閥片。氧化鋅閥片是以ZnO為基體，添加少量的Bi2臭氧、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(jié)構(gòu)簡式，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)。
工作原理
閥式避雷器主要由封閉在瓷套中、相互串聯(lián)的火花間隔及非線性電阻構(gòu)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(xù)流的作用。
非線性電阻在正常工作狀態(tài)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入大地。雷電流過后，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(xù)流限制在較小范圍之內(nèi)，對被保護設備起到防雷保護作用，也是使電網(wǎng)恢復正常。
故障及處理
常見異常狀況有：放電記錄器內(nèi)部損壞或燒黑、下引線(接地引線)的聯(lián)結(jié)點嚴重燒損、非線性電阻燒損失效使工頻續(xù)流大幅度上升、火花間隙的滅弧能力急劇下降等。當發(fā)現(xiàn)避雷器出現(xiàn)以上異常情況之一時，應立即對其進行有關(guān)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、炸開并造成接地故障，應立即將故障避雷器停運(對其操作時禁止采用隔離開關(guān)進行操作)，待雷雨停止后再用同型號避雷器換上。若起爆炸、炸開未造成接地故障，允許運行至雷雨停后再處理。避雷器在雷電作用時瓷套出現(xiàn)裂紋、甚至發(fā)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，待雷雨停止后在進行處理。
避雷器在正常天氣時正常運行于上頻電壓作用下，瓷套出現(xiàn)裂紋不論其是否引起閃絡現(xiàn)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(fā)生變化，為了及時發(fā)現(xiàn)其隱患，應對運行中避雷器在每閥式避雷器年雷雨季節(jié)前進行如下測試。即用2500VMn表測量其絕緣電阻，并與上次或同型號避雷器的測試結(jié)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(nèi)容之一，測試結(jié)果必須滿足有關(guān)規(guī)定要求。
二、閥式避雷器的巡視檢查。
查看上引線聯(lián)結(jié)處的密封是否嚴密完好，以免雨水進入使其內(nèi)部受潮后將其沖擊殘壓升高，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(fā)熱損壞。若有可能應在其上引線聯(lián)結(jié)處加裝防雨套，防止雨水進入內(nèi)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(fā)現(xiàn)以上現(xiàn)象應將避雷器推出運行進行處理。對前一種現(xiàn)象只需將引線適當維修或更換即可，對后一種現(xiàn)象則說明避雷器內(nèi)部發(fā)生了某種故障，應對其詳細檢查、測試，查明故障后進行處理；查看瓷套外表有無遭受贓物物質(zhì)的污染，對其安裝場所周圍空氣污穢物經(jīng)潮氣濕潤其中的可溶生電解質(zhì)被溶解，在電壓作用下泄露電流顯著增大，據(jù)有關(guān)資料介紹，電瓷產(chǎn)品在濕污狀況下起放電電壓僅有清潔干燥時的左右。不僅如此，還會使電壓分布很不均勻。在有并聯(lián)電阻的避雷器中，將使在某些電壓分布較大的并聯(lián)電阻上通過的電流上升，可能使并聯(lián)電阻被燒壞而發(fā)生事故。再就是瓷套嚴重污染，還會降低避雷器動作后的滅弧能力，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干燥、無任何污穢物，是運行管理工作至關(guān)重要的一環(huán)。此外，每次發(fā)生過電壓后(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、上下引線有無松動及是否被燒傷和燒毀痕跡，避雷器本身是否有發(fā)生動搖等現(xiàn)象等。
三、運行中的注意事項。
正常運行電壓必須低于其滅弧電壓；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(xù)時間較長諧振過電壓作用下，可能會出現(xiàn)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，應予以特別注意并設法加以預防。
參考資料 >