吹弧式防雷裝置的應用研究

姜敏濤 戴旻翔 楊明

【摘 要】近年來，雷電所導致的架空線路故障屢屢發生。傳統的氧化鋅避雷器雖然可以起到過壓保護作用，減少閃絡等故障發生的頻率，但是其本身的結構和機理決定了其在安裝維護和運行環境中仍然存在一定限制，本文分析傳統避雷器的缺點并由此提出一種新型的避雷器及其應用。本文分析目前傳統的氧化鋅避雷器的弊端，對應的提出一種新型的吹弧式防雷裝置，對其原理、使用效果、安裝工藝進行詳細說明。

【關鍵詞】吹弧式 避雷器 應用

1傳統氧化鋅避雷器分析

傳統氧化鋅避雷器利用氧化鋅良好的非線性伏安特性，使得正常工作時流過避雷器的電流極小，當過電壓時，電阻急劇下降，泄放過電壓的能量，達到保護的效果。雖然氧化鋅避雷器可以取得不錯的保護效果，但是其也存在一定的不足之處：

（1）安裝難度較大。氧化鋅避雷器的工作需要良好的接地，接地線太長或不直接，則會導致氧化鋅避雷器的性能下降，同時由于接地效果會隨時間惡化，經數據測算，年= 2 Ω， 則年+2=20Ω，而為避雷器正常工作，通常接地電阻應為1Ω，最大不應超過5Ω，同時接地線安裝時還可能存在銅鋁過渡等一系列問題。（2）在某些地質條件惡劣的場合如砂石地中難以達到工作所需要的接地效果或達到所需的費用過高，氧化鋅避雷器無法正常使用。

（3）需要定期維護，尤其在雷電多發區域內如承受直擊雷可能導致可靠性和壽命大大縮短，而避雷器內部缺陷又往往無法直觀的看出。

針對上述問題，筆者研究出一種新型的避雷裝置，下文就將詳細介紹這種吹弧式防雷裝置。

2吹弧式防雷裝置

2.1工作原理

裝置應用全新的簡易淬弧技術，由多腔室系統組成，由相當數目的鋼珠型電極安裝在一個玻璃鋼外包硅橡膠的支架上，避雷器的端部固定在絕緣子的根部或電桿的金屬橫擔上。在硅膠支架上安裝大量串聯的珠狀電極，此系統可以將一個大功率雷電過電壓所產生的大電弧轉化為大量的小電弧，這些小電弧再由兩個相鄰電極之間的小滅弧室排出。在電弧釋放的過程中滅弧室所產生的高壓氣體將電弧吹至周圍的空氣中，從而將電弧熄滅。

滅弧原理圖如圖1所示。

圖1 多腔室系統內部結構及滅弧原理圖

由于工作原理的差異，滅弧效果與傳統氧化鋅避雷器也有較大區別區別。由圖2可見新裝置的電壓波形下降相比傳統裝置將更為迅速。

圖2 簡易淬弧技術波形圖

安裝完成后的結構形式如圖3所示，導線線夾固定于線路上并連接指示器，而吹弧式防雷裝置連接在絕緣子上，避雷器與指示器間隔一定距離，距離可根據防雷要求按實際選擇。工作時，間隔內放電聯通，最終通過避雷器放電泄能。

圖3 安裝效果圖

2.2現場實測效果

筆者對試制完成的裝置進行高壓實測，分別采用雷電沖擊發生器和電線電壓發生器，效果如圖4所示。

圖4 試驗原理圖

圖5測試后波形圖

由圖5測試結果可見，在電壓超出閥值后，裝置能自動的迅速放電，產生大電流并使電壓迅速降低，其滿足削峰要求，具有良好的避雷效果。

2.3相關安裝工藝

由于裝置結構與傳統滅弧器有所不同，因而在安裝上有一定的要求，但總體而言都是容易實現的。

（1）需滿足普適性要求，根據不同形式的絕緣子選擇不同的夾具（見圖6）。

圖6不同夾具的安裝效果圖

（2）為更好的保護線路，導線上需安裝線夾。結緣架空導線選擇穿刺線夾，裸架空導線選擇標準線夾。線夾安裝時與避雷器之間要分開一定的距離，距離大小由標準決定（見圖7）。

圖7 線夾圖

（3）可以為避雷器安裝動作指示器，更直觀的觀測動作情況（見圖8）。

圖8 動作指示器外形圖

圖9 動作指示器動作后效果

動作指示器動作后白色外殼將被電弧擊穿破裂，起到指示作用（見圖9）。

（4）為保證最小電弧釋放空間，要保證噴嘴外半徑300毫米范圍內不出現障礙物，同時放電室應向下安裝，減少腔室被污穢堵塞或積水（見圖10）。

圖10安裝工藝要求

3結語

吹弧式防雷裝置具有以下優點：

（1）經測試證明，高達700Ω的接地電阻對系統沒有影響，沒有殘余電壓。（2）高接地電阻對切斷續流能力更有優勢，并大量節約成本。（3）安裝簡便，節省導線與安裝成本。（4）可用于間接保護氧化金屬避雷器和變壓器。（5）能承受較長時間的直擊雷，持久性好，并且沒有長時間的電應力。（6）可降低電塔的尺寸，低維護（每年僅需一次外觀檢查），不必使用屏蔽線，具有高可靠性和壽命。

綜上所述，應用研制完成的吹弧式防雷裝置后能夠大大降低安裝難度，提高環境適應性，同時增加使用壽命，有較強的實用性。