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線路守護(hù)神:為啥電力線路偏愛(ài)“帶間隙”避雷器?

一碰上雷雨天氣,天上的雷電總愛(ài)盯著那些縱橫交錯(cuò)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(guò)你大概率沒(méi)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(shuō)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(shuō)說(shuō)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(gè)挺關(guān)鍵的特性——非線性伏安特性。就正常電壓來(lái)說(shuō),它是高電阻狀態(tài),幾乎不通電流;真遇到過(guò)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(shuō)白了就是個(gè)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(lái)講講,線路為啥格外喜歡這種帶間隙的設(shè)計(jì)?

氧化鋅避雷器-恩彼邁

其一,能隔絕持續(xù)運(yùn)行電壓,延長(zhǎng)核心元件的壽命。

避雷器的核心是氧化鋅閥芯,雖說(shuō)它性能挺能打,但要是長(zhǎng)期直接扛著線路的工頻電壓(就是線路正常運(yùn)行時(shí)的電壓),會(huì)產(chǎn)生輕微的泄漏電流,還會(huì)發(fā)熱。時(shí)間一長(zhǎng),閥芯的材料會(huì)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(gè)問(wèn)題。正常運(yùn)行時(shí),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(lái),閥芯既沒(méi)損耗,也不會(huì)老化,壽命自然就大大延長(zhǎng)了。

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其二,能避免系統(tǒng)單相接地時(shí)的“暫態(tài)過(guò)電壓”沖擊。

咱們國(guó)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(wàn)一系統(tǒng)里出了單相接地故障,沒(méi)出問(wèn)題的健全相電壓會(huì)升到線電壓,還會(huì)持續(xù)一段時(shí)間。這種電壓就是“暫態(tài)過(guò)電壓”,它雖然沒(méi)雷電過(guò)電壓那么強(qiáng),但能量大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),對(duì)閥芯傷害不小。

要是用的是無(wú)間隙避雷器,閥芯會(huì)直接承受這種過(guò)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(guò)電壓時(shí),它不會(huì)被擊穿,能穩(wěn)穩(wěn)護(hù)住閥芯,不讓閥芯受這種非雷電過(guò)電壓的傷害,避雷器運(yùn)行起來(lái)也更可靠。

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其三,能精準(zhǔn)動(dòng)作,只在關(guān)鍵時(shí)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(guò)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(huì)隨便動(dòng)作。

平時(shí)線路運(yùn)行的時(shí)候,要是碰到操作過(guò)電壓這種比較小的過(guò)電壓,間隙不會(huì)擊穿,避雷器也不動(dòng)作,避免了沒(méi)必要的反應(yīng);等到雷擊的時(shí)候,強(qiáng)大的雷電過(guò)電壓幅值遠(yuǎn)超間隙的擊穿電壓,間隙會(huì)瞬間擊穿放電,巨大的雷電流接著就通過(guò)閥芯泄到地里,把過(guò)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(huì)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(shí)就能更專注于泄放雷電流這個(gè)核心任務(wù),對(duì)材料的要求也相對(duì)降低,成本自然就有優(yōu)勢(shì)。同時(shí),閥芯壽命變長(zhǎng),意味著要更換、維護(hù)的次數(shù)變少。電力線路本來(lái)就鋪得廣、數(shù)量又多,這么一來(lái),能省不少運(yùn)維的錢。

說(shuō)到底,電力線路選恩彼邁帶間隙避雷器,真是個(gè)挺聰明的選擇。它就憑一個(gè)簡(jiǎn)單的空氣間隙,實(shí)現(xiàn)了三個(gè)優(yōu)勢(shì):正常運(yùn)行時(shí)能和電網(wǎng)隔離開,遇到雷擊能快速反應(yīng),碰到異常過(guò)電壓還能可靠保護(hù)自己。它就跟個(gè)忠誠(chéng)又機(jī)靈的哨兵似的,平時(shí)安安靜靜待著站崗,一點(diǎn)不糟踐自己的壽命;只有雷電來(lái)?yè)v亂的危急時(shí)候,才一下子站出來(lái),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。

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