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在電力系統(tǒng)里，避雷器是保護(hù)電氣設(shè)備絕緣的關(guān)鍵設(shè)備。它的核心技術(shù)路線主要有兩類 —— 一類是 “帶串聯(lián)放電間隙” 的避雷器，另一類是 “無放電間隙” 的避雷器。這兩類避雷器在設(shè)計(jì)思路、工作方式以及適用場景上，差別都很大。
一、無放電間隙金屬氧化物避雷器
先說無放電間隙的避雷器，它就是現(xiàn)在最常用的金屬氧化物避雷器。它的核心部件是氧化鋅電阻片 —— 這種電阻片的非線性特性特別好，簡單說就是電壓變高或變低時(shí)，電阻會(huì)跟著劇烈變化。
它的工作原理全靠這個(gè)電阻片的特性。系統(tǒng)正常工作時(shí)，電阻片承受著線路的相電壓，這時(shí)候它的電阻特別大，只有微安級(jí)的小電流 —— 也就是泄漏電流 —— 能流過去，差不多就像絕緣體一樣。要是遇到雷電或者操作時(shí)產(chǎn)生的過電壓，一旦電壓超過它的保護(hù)范圍，電阻片的電阻會(huì)一下子降很多，能快速把過電壓的能量放掉，還能把被保護(hù)設(shè)備兩端的電壓控制在安全的殘壓范圍里。等能量放完，它又能自己變回高電阻狀態(tài)，不用專門去切斷工頻續(xù)流 —— 就是系統(tǒng)正常頻率的持續(xù)電流。
這種結(jié)構(gòu)讓它有不少明顯的好處：動(dòng)作反應(yīng)特別快，沒有延遲，保護(hù)得準(zhǔn)，殘壓也低；而且它能直接連在電網(wǎng)上，基本不用維護(hù)，我們還能通過監(jiān)測器看它的運(yùn)行情況好不好。所以現(xiàn)在不管是配電系統(tǒng)，還是特高壓系統(tǒng)，保護(hù)變壓器、開關(guān)這些重要設(shè)備，大多都用它。
二、有串聯(lián)放電間隙避雷器
再說說帶串聯(lián)放電間隙的避雷器，它是一種組合結(jié)構(gòu)，會(huì)把氧化鋅電阻片和一個(gè)或多個(gè)機(jī)械串聯(lián)的間隙拼在一起。
它的工作過程分步驟來。正常工作時(shí)，串聯(lián)的間隙會(huì)把電阻片和系統(tǒng)的工頻電壓完全隔開，理論上不會(huì)有泄漏電流，這樣就能從根本上防止電阻片因?yàn)殚L期承受運(yùn)行電壓而老化。當(dāng)外來的過電壓達(dá)到間隙的放電電壓時(shí)，間隙會(huì)先被擊穿放電，之后電流再通過電阻片放掉，這時(shí)候電阻片會(huì)發(fā)揮限制電壓的作用，產(chǎn)生殘壓。過電壓過去后，工頻續(xù)流會(huì)在電流過零的瞬間，靠間隙的滅弧能力把電弧滅掉，系統(tǒng)也就恢復(fù)正常了。
這種設(shè)計(jì)的最大好處，就是間隙能把電阻片物理隔開，大大延長電阻片的使用壽命。不過，它的保護(hù)效果很大程度上要看間隙穩(wěn)不穩(wěn)定，放電是不是規(guī)律，反應(yīng)速度也比無間隙的慢一點(diǎn)；而且間隙本身容易受環(huán)境影響，拿污穢、濕度來說，這些都會(huì)干擾它，所以需要多留意維護(hù)。
三、技術(shù)對比與發(fā)展趨勢
咱們來說說這兩種避雷器的技術(shù)對比以及未來發(fā)展趨勢。無間隙避雷器的優(yōu)勢很明顯 —— 它保護(hù)效果好，并且裝上去之后基本不用額外維護(hù)，現(xiàn)在已經(jīng)成了主流技術(shù)。我們對它的主要改進(jìn)方向，就是繼續(xù)優(yōu)化電阻片的配方以及制作工藝，讓它能更好地長期承受運(yùn)行電壓，并且能吸收更多能量。
帶間隙的避雷器則憑著 “隔開電壓” 的特點(diǎn)，在一些特定場景里有不可替代的用處。拿中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)來說，這種系統(tǒng)可能會(huì)出現(xiàn)電壓長時(shí)間升高的情況，這種情況下，選帶間隙的避雷器就很合適。不過，它太依賴間隙的動(dòng)作，保護(hù)精度相對低一些，而且維護(hù)起來也麻煩，這些問題都讓它沒法在更多場景里普遍使用。
總結(jié)一下，現(xiàn)在電力系統(tǒng)選避雷器，大多會(huì)優(yōu)先選保護(hù)效果更好、更可靠的恩彼邁無間隙金屬氧化物避雷器。而帶間隙的避雷器作為一種成熟的老技術(shù)，在應(yīng)對特殊的系統(tǒng)情況以及惡劣的運(yùn)行環(huán)境時(shí)，還是能發(fā)揮作用。我們在工程里選避雷器時(shí)，最終的決定得基于具體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)行環(huán)境以及保護(hù)目標(biāo)，多從技術(shù)和成本兩方面做考量。
