避雷器如何保護設備安全?
避雷器保護設備安全的全過程,可以拆解為“一個策略、三個階段、四個動作”:
一、策略:把危險能量“截胡”
目標:讓過電壓永遠到不了被保護設備,或者即使到了也被削弱到安全水平。
手段:在過電壓波到達設備之前,搶先提供一個“低電阻泄放通道”。
二、三個階段的時間順序
階段 | 物理過程 | 避雷器角色 |
① 過電壓產生 | 雷擊線路、開關操作、故障切除等 | 實時監視線路電壓 |
② 波前到達 | 過電壓以波的形式沿導線傳播 | 在納秒級搶先導通,形成短路點 |
③ 能量泄放 | 雷電流/操作沖擊電流經避雷器入地 | 自身吸收能量,把殘壓限制在設備絕緣水平以下 |
三、四個具體動作
1.檢測
閥片兩端電壓一旦超過“動作電壓”(U?mA),立即從高阻(GΩ)轉為低阻(Ω級)。
比喻:電壓“門檻”一踩,閥門瞬間開啟。
2.鉗壓
避雷器導通后兩端電壓被“鉗”在殘壓 U_res(遠低于設備絕緣耐壓)。
舉例:變壓器耐壓 450 kV,避雷器殘壓 350 kV,設備安全。
3.泄流
過電壓能量以電流形式 I = U/R 迅速導入接地網,避免在設備絕緣上累積。
數據:一次雷擊 30 kA、50 μs,避雷器只需承受 30 kA×350 kV ≈ 5.3 MJ 能量。
4.復位
過電壓消失后,閥片電流瞬間降到毫安級,恢復高阻,系統繼續運行,無停電。
對比:火花間隙避雷器需人工復位,ZnO 避雷器自動復位。
四、保護效果驗證(以 110 kV 變電站為例)
項目 | 無避雷器 | 有避雷器 |
雷電入侵波 | 700 kV | 350 kV(殘壓) |
變壓器絕緣裕度 | 0(擊穿) | 100 kV(安全) |
故障率 | 每年 2–3 次雷擊跳閘 | <0.2 次/年 |
五、一句話總結
避雷器就是電氣設備的“高壓保險絲”——在危險電壓出現時,毫秒級短路自己,保護別人。
氧化鋅避雷器
審核編輯 黃宇
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