一碰上雷雨天氣,天上的雷電總愛盯著那些縱橫交錯的高壓電力線路“下手”。要想護(hù)住線路跟設(shè)備安全,避雷器那是真少不了,它就是線路的“守護(hù)神”。不過你大概率沒留意,架在戶外線路上的避雷器,多半都帶著間隙設(shè)計(jì)。這背后的原因,說到底就是為了讓電力系統(tǒng)能安全、經(jīng)濟(jì)并且可靠地運(yùn)行,這設(shè)計(jì)其實(shí)特別精妙。
咱們先說說啥是“帶間隙避雷器”?它全名叫“帶串聯(lián)間隙線路型避雷器”,聽著名字可能有點(diǎn)繞,但結(jié)構(gòu)不算復(fù)雜,咱們拆成兩部分看就懂了:
一部分是氧化鋅電阻片閥芯,這可是避雷器的核心部件。里面用的是高性能氧化鋅電阻片,有個挺關(guān)鍵的特性——非線性伏安特性。就正常電壓來說,它是高電阻狀態(tài),幾乎不通電流;真遇到過電壓了,它立馬變低電阻,能把巨大的雷電流泄出去。
另一部分是串聯(lián)間隙,說白了就是個跟閥芯串在一塊兒的空氣間隙。它就跟“智能開關(guān)”似的,能從物理上把閥芯和正在運(yùn)行的線路電壓隔離開,不讓閥芯平白受力。
再來講講,線路為啥格外喜歡這種帶間隙的設(shè)計(jì)?

其一,能隔絕持續(xù)運(yùn)行電壓,延長核心元件的壽命。
避雷器的核心是氧化鋅閥芯,雖說它性能挺能打,但要是長期直接扛著線路的工頻電壓(就是線路正常運(yùn)行時的電壓),會產(chǎn)生輕微的泄漏電流,還會發(fā)熱。時間一長,閥芯的材料會慢慢老化,性能跟著下降,壽命自然就短了。
帶間隙的設(shè)計(jì)正好解決了這個問題。正常運(yùn)行時,空氣間隙的絕緣性能特別好,能讓閥芯完全“脫離線路”,不用承擔(dān)任何運(yùn)行電壓。這樣一來,閥芯既沒損耗,也不會老化,壽命自然就大大延長了。
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其二,能避免系統(tǒng)單相接地時的“暫態(tài)過電壓”沖擊。
咱們國家的10kV、35kV配電網(wǎng)絡(luò),大多都是中性點(diǎn)非有效接地的。萬一系統(tǒng)里出了單相接地故障,沒出問題的健全相電壓會升到線電壓,還會持續(xù)一段時間。這種電壓就是“暫態(tài)過電壓”,它雖然沒雷電過電壓那么強(qiáng),但能量大、持續(xù)時間長,對閥芯傷害不小。
要是用的是無間隙避雷器,閥芯會直接承受這種過電壓,很可能扛不住,出現(xiàn)熱崩潰甚至爆炸。但帶間隙避雷器的間隙有設(shè)定好的電壓值,遇到這種暫態(tài)過電壓時,它不會被擊穿,能穩(wěn)穩(wěn)護(hù)住閥芯,不讓閥芯受這種非雷電過電壓的傷害,避雷器運(yùn)行起來也更可靠。
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其三,能精準(zhǔn)動作,只在關(guān)鍵時刻“出手”。
帶間隙避雷器的間隙距離,都是算得特別精準(zhǔn)的。它的擊穿電壓設(shè)定得比系統(tǒng)可能出現(xiàn)的最大工頻過電壓高,但又遠(yuǎn)低于被保護(hù)線路或設(shè)備的絕緣耐受水平,不會隨便動作。
平時線路運(yùn)行的時候,要是碰到操作過電壓這種比較小的過電壓,間隙不會擊穿,避雷器也不動作,避免了沒必要的反應(yīng);等到雷擊的時候,強(qiáng)大的雷電過電壓幅值遠(yuǎn)超間隙的擊穿電壓,間隙會瞬間擊穿放電,巨大的雷電流接著就通過閥芯泄到地里,把過電壓控制在安全范圍,這樣線路絕緣子串這些設(shè)備就不會被閃絡(luò)或者擊穿了。
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其四,經(jīng)濟(jì)性與維護(hù)便利性都好。
正因?yàn)橛虚g隙護(hù)著閥芯,閥芯不用天天扛著各種電壓的壓力,設(shè)計(jì)時就能更專注于泄放雷電流這個核心任務(wù),對材料的要求也相對降低,成本自然就有優(yōu)勢。同時,閥芯壽命變長,意味著要更換、維護(hù)的次數(shù)變少。電力線路本來就鋪得廣、數(shù)量又多,這么一來,能省不少運(yùn)維的錢。
說到底,電力線路選恩彼邁帶間隙避雷器,真是個挺聰明的選擇。它就憑一個簡單的空氣間隙,實(shí)現(xiàn)了三個優(yōu)勢:正常運(yùn)行時能和電網(wǎng)隔離開,遇到雷擊能快速反應(yīng),碰到異常過電壓還能可靠保護(hù)自己。它就跟個忠誠又機(jī)靈的哨兵似的,平時安安靜靜待著站崗,一點(diǎn)不糟踐自己的壽命;只有雷電來搗亂的危急時候,才一下子站出來,靠“泄放雷電流”干好保護(hù)的活兒,實(shí)實(shí)在在是護(hù)著電網(wǎng)安全、穩(wěn)定并且經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的幕后英雄。
