吹弧式防雷裝置的應(yīng)用研究

姜敏濤 戴旻翔 楊明

【摘 要】近年來(lái)，雷電所導(dǎo)致的架空線路故障屢屢發(fā)生。傳統(tǒng)的氧化鋅避雷器雖然可以起到過(guò)壓保護(hù)作用，減少閃絡(luò)等故障發(fā)生的頻率，但是其本身的結(jié)構(gòu)和機(jī)理決定了其在安裝維護(hù)和運(yùn)行環(huán)境中仍然存在一定限制，本文分析傳統(tǒng)避雷器的缺點(diǎn)并由此提出一種新型的避雷器及其應(yīng)用。本文分析目前傳統(tǒng)的氧化鋅避雷器的弊端，對(duì)應(yīng)的提出一種新型的吹弧式防雷裝置，對(duì)其原理、使用效果、安裝工藝進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

【關(guān)鍵詞】吹弧式 避雷器 應(yīng)用

1傳統(tǒng)氧化鋅避雷器分析

傳統(tǒng)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(shí)流過(guò)避雷器的電流極小，當(dāng)過(guò)電壓時(shí)，電阻急劇下降，泄放過(guò)電壓的能量，達(dá)到保護(hù)的效果。雖然氧化鋅避雷器可以取得不錯(cuò)的保護(hù)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(zhǎng)或不直接，則會(huì)導(dǎo)致氧化鋅避雷器的性能下降，同時(shí)由于接地效果會(huì)隨時(shí)間惡化，經(jīng)數(shù)據(jù)測(cè)算，年= 2 Ω， 則年+2=20Ω，而為避雷器正常工作，通常接地電阻應(yīng)為1Ω，最大不應(yīng)超過(guò)5Ω，同時(shí)接地線安裝時(shí)還可能存在銅鋁過(guò)渡等一系列問(wèn)題。（2）在某些地質(zhì)條件惡劣的場(chǎng)合如砂石地中難以達(dá)到工作所需要的接地效果或達(dá)到所需的費(fèi)用過(guò)高，氧化鋅避雷器無(wú)法正常使用。

（3）需要定期維護(hù)，尤其在雷電多發(fā)區(qū)域內(nèi)如承受直擊雷可能導(dǎo)致可靠性和壽命大大縮短，而避雷器內(nèi)部缺陷又往往無(wú)法直觀的看出。

針對(duì)上述問(wèn)題，筆者研究出一種新型的避雷裝置，下文就將詳細(xì)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(yīng)用全新的簡(jiǎn)易淬弧技術(shù)，由多腔室系統(tǒng)組成，由相當(dāng)數(shù)目的鋼珠型電極安裝在一個(gè)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(dān)上。在硅膠支架上安裝大量串聯(lián)的珠狀電極，此系統(tǒng)可以將一個(gè)大功率雷電過(guò)電壓所產(chǎn)生的大電弧轉(zhuǎn)化為大量的小電弧，這些小電弧再由兩個(gè)相鄰電極之間的小滅弧室排出。在電弧釋放的過(guò)程中滅弧室所產(chǎn)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(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及滅弧原理圖

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

圖2 簡(jiǎn)易淬弧技術(shù)波形圖

安裝完成后的結(jié)構(gòu)形式如圖3所示，導(dǎo)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(jù)防雷要求按實(shí)際選擇。工作時(shí)，間隔內(nèi)放電聯(lián)通，最終通過(guò)避雷器放電泄能。

圖3 安裝效果圖

2.2現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)效果

筆者對(duì)試制完成的裝置進(jìn)行高壓實(shí)測(cè)，分別采用雷電沖擊發(fā)生器和電線電壓發(fā)生器，效果如圖4所示。

圖4 試驗(yàn)原理圖

圖5測(cè)試后波形圖

由圖5測(cè)試結(jié)果可見(jiàn)，在電壓超出閥值后，裝置能自動(dòng)的迅速放電，產(chǎn)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(guān)安裝工藝

由于裝置結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)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(shí)現(xiàn)的。

（1）需滿足普適性要求，根據(jù)不同形式的絕緣子選擇不同的夾具（見(jiàn)圖6）。

圖6不同夾具的安裝效果圖

（2）為更好的保護(hù)線路，導(dǎo)線上需安裝線夾。結(jié)緣架空導(dǎo)線選擇穿刺線夾，裸架空導(dǎo)線選擇標(biāo)準(zhǔn)線夾。線夾安裝時(shí)與避雷器之間要分開(kāi)一定的距離，距離大小由標(biāo)準(zhǔn)決定（見(jiàn)圖7）。

圖7 線夾圖

（3）可以為避雷器安裝動(dòng)作指示器，更直觀的觀測(cè)動(dòng)作情況（見(jiàn)圖8）。

圖8 動(dòng)作指示器外形圖

圖9 動(dòng)作指示器動(dòng)作后效果

動(dòng)作指示器動(dòng)作后白色外殼將被電弧擊穿破裂，起到指示作用（見(jiàn)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(nèi)不出現(xiàn)障礙物，同時(shí)放電室應(yīng)向下安裝，減少腔室被污穢堵塞或積水（見(jiàn)圖10）。

圖10安裝工藝要求

3結(jié)語(yǔ)

吹弧式防雷裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）經(jīng)測(cè)試證明，高達(dá)700Ω的接地電阻對(duì)系統(tǒng)沒(méi)有影響，沒(méi)有殘余電壓。（2）高接地電阻對(duì)切斷續(xù)流能力更有優(yōu)勢(shì)，并大量節(jié)約成本。（3）安裝簡(jiǎn)便，節(jié)省導(dǎo)線與安裝成本。（4）可用于間接保護(hù)氧化金屬避雷器和變壓器。（5）能承受較長(zhǎng)時(shí)間的直擊雷，持久性好，并且沒(méi)有長(zhǎng)時(shí)間的電應(yīng)力。（6）可降低電塔的尺寸，低維護(hù)（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(yīng)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(huán)境適應(yīng)性，同時(shí)增加使用壽命，有較強(qiáng)的實(shí)用性。