一文读懂线路避雷器

学术   2024-11-27 12:01   贵州  

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之前的文章
有读者在文末留言:

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上述观点的错误在于:

形成了接地通道就等于跳闸吗?

这也是曾经一直困扰我的问题,

直到我了解了从雷击到跳闸的全过程。

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简单来讲:

雷击 ≠ 闪络

闪络 ≠ 跳闸

跳闸 ≠ 事故


为了解释这一点,

我们 假设雷击有段位

来进行说明:

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Part 1
假如雷击有段位


Ⅰ、青铜 - 雷

 乌云密布、电闪雷鸣,

一束青铜闪电对电力线路发起了冲击,

只见一道寒光打在线路上,

结果因为能量不足,

无法突破线路的绝缘防御,

无功而返,悻悻而归!


结论:

输电线路:就这?





Ⅱ、白银 - 雷

   

乌云密布、电闪雷鸣,

一束白银闪电对电力线路发起了冲击,

只见一道寒光打在线路上,

雷电能量很大,

击穿了绝缘子的防御,

造成绝缘子串闪络,



名词解释

闪络闪络是指固体绝缘子周围的气体或液体电介质被击穿时,沿固体绝缘子表面放电的现象。







但是由于白银雷能量不足,

第一轮技能放出后后续技能没衔接上,

绝缘子串卷土重来、夺回阵地。

电弧瞬间被掐断。


由于时间非常短、能量小,

这点攻击尚在电力系统的阈值范围内,

没有对电力系统造成影响,

因此继电保护系统并未动作。

但是绝缘子有一定程度损伤。


结论:

白银雷会导致绝缘子串闪络,

闪络通道中的电弧使绝缘表面局部过热造成炭化,

损坏表面绝缘,

因此需要避免。

但短时的闪络不会对电力系统造成影响。




Ⅲ、 黄金 - 雷


乌云密布、电闪雷鸣,

一束白银闪电对电力线路发起了冲击,

只见一道寒光打在线路上,

雷电能量巨大,

击穿了绝缘子的防御,

造成绝缘子串闪络,

同时雷电流源源不断,

对绝缘子串造成了足够的破坏,

导致工频电流乘虚而入,

即使在雷电流泄放完毕后,

工频电流鸠占鹊巢,

依旧形成了稳定的电弧

此时就非常麻烦了,

造成了真正的短路。

此时电路中有很大的短路电流。

如果电力保护系统不介入,

那么将会对电力系统造成重大影响。


因此系统在监测到长时间的大电流后,

继电保护系统开始介入,

控制断路器强制断开电路,

断开的动作就叫做“跳闸”


输电线路遭雷击时由绝缘子冲击闪络转化为稳定工频电弧的概率,称为——建弧率主要的影响因素是作用于电弧路径的平均电位梯度。由运行经验与试验数据得出。可以适当增加绝缘子的片数,降低建弧率。


结论:

黄金雷不仅破坏绝缘子串绝缘,

还会导致闪络通道形成稳定的工频电弧,

导致线路短路、跳闸、中断供电。




自动重合闸


但是即使是雷击跳闸,

咱们也不用太担心,

因为咱们还有一个武器——

自动重合闸!



名词解释

自动重合闸指断路器因某种故障原因分闸后,利用机械装置或继电自动装置使其自动重新合闸的设施。

如故障已自动消除,线路即重新恢复供电;

如故障是持续性的,则断路器再次被跳闸,不再重合。







在电力系统的故障中,

大都是“瞬时性”的,

例如,由雷电引起的绝缘子表面闪络

大风引起的碰线、

鸟类以及树枝等物掉落在导线上引起的短路等,

在线路被继电保护迅速断开以后,

电弧即行熄灭,

外界物体(如树枝、鸟类等)也被电弧烧掉而消失。

此时,如果把断开的线路断路器再合上,

就能够恢复正常的供电。

因此,称这类故障是“瞬时性故障”。


除此之外,也有“永久性故障”,

例如由于线路倒杆、断线、绝缘子击穿或

损坏等引起的故障,

在线路被断开以后,

它们仍然是存在的。

这时,即使在合上电源,由于故障依然存在,

线路还要被继电保护再次断开,

因而就不能恢复正常的供电。


因为架空线路绝大多数的故障都是“瞬时性”的,

永久性的故障一般不到10%。

因此,在由继电保护动作切除短路故障后,

电弧将自动熄灭,

绝大多数情况下短路处的绝缘可以自动恢复。

因此,自动将断路器重合,

不仅提高了供电的安全性和可靠性,

减少了停电损失,

而且还提高了电力系统的暂态水平,

增大了高压线路的送电容量。





Part 2
避雷器的防雷原因



看完以上的内容,

我们对避雷器的诉求已经很清晰了,

即要把雷电的危害限制在青铜雷的水平,

既不能对电力系统造成影响,

也不能对绝缘子串造成损害,

因此避雷器有如下特点:


① 并联安装在绝缘子串上,

正常运行电压下 ,

避雷器呈高阻绝缘状态,

确保导线对地绝缘。



当系统出现危害电气设备或

输线路等绝缘的过电压时,

避雷器呈低阻导通状态,

过电压被限制在允许值范围内,

从而保护电气设备的绝缘免受破坏

或避免输电线路绝缘子的雷击闪络。


氧化锌避雷器是70年代发展起来的一种新型避雷器,它主要由氧化锌压敏电阻构成。在正常工作电压下压敏电阻值很大,相当于绝缘状态,但在冲击电压作用下,压敏电阻呈低值被击穿,相当于短路状态。然而压敏电阻被击穿后,是可以恢复绝缘状态的,当高于压敏电压的电压撤销后,它又恢复高阻状态。


③ 当有危害的过电压对地泄放完毕,

避雷器立刻恢复初始绝缘状态,

截断同期工频续流。


从上文可知,

电路导通不可怕,

快速的导通能快速的泄导雷电流,

可怕的是导通时间过长,

且形成工频电弧。

而氧化锌避雷器能大量泄导雷电流,

且能果断地掐断电弧,

恢复高电阻状态。

这个才是避雷器的核心技术。


可以说,

杀伐果断、不拖泥带水,

是避雷器动作的主要特点。



Part 2
线路避雷器


1、避雷器命名规则



举例:

35kV线路常用的YH5WX-51/134W,线路用避雷器;

110kV线路常用的YH10WZ-102/266,电站用避雷器。



2、避雷器分类


1)电站用避雷器


之所以称它为电站用避雷器,

是因为这种避雷器曾主要用于变电站内,

后来由于电缆线路的普及,

这种避雷器“移植”到电缆终端塔上,

因此称这种避雷器为“电站用”避雷器。

电站用避雷器没有串联间隙。


例如:YH10WZ-108/281 如下图所示



▲ 电站用避雷器


▲ 电站用避雷器



2)线路用避雷器(支撑间隙)


线路用避雷器就是我们常见的

挂在铁塔横担上的避雷器。


线路用避雷器分带间隙不带间隙两种,

间隙是指导线和避雷器之间的空间距离,

线路用避雷器一般采用带间隙的避雷器。


如下图产品所示:

"支撑”是指绝缘子支撑,

“间隙”是指两个均压环之间的距离,

这样就能保证间隙值恒定准确。



例如:YH10CX1-180/520J  如下图所示


▲ 线路用避雷器(支撑间隙)




3)线路用避雷器(空气间隙)


空气间隙型避雷器则是不借助其他手段,
而是在安装时控制避雷器与导线的距离,
来达到控制间隙的目的。
例如:YH10CX2-192/560K 如下图所示



▲ 线路用避雷器(空气间隙)



4)线路用避雷器(无间隙)


线路用避雷器也有没有间隙的,

如下图所示,

大家注意下图这根杆,

就是这根导电导致导线和避雷器直接相连,

从而没有间隙。

例如:YH10WX-108/281 如下图所示


▲ 线路用避雷器(无间隙)





3、有间隙 or 无间隙


那有没间隙的区别在哪里呢?

带间隙的避雷器,

主要是为了利用间隙的隔离作用,

在系统正常运行时,

本体基本处于“休息”状态,

大部分工频电压由串联间隙承担,

由于串联间隙对工频和操作过电压的耐受特性,

在工频和操作过电压的作用下,

避雷器不动作,

只有在雷电过电压的作用下,

串联间隙才击穿放电,

避雷器动作,

限制了雷电过电压,

从而确保了被保护的线路绝缘子(串)不发生闪络,

并在雷电冲击过后,

串联间隙可靠切断工频续流,

系统恢复正常运行。


为什么线路多采用带间隙的避雷器呢?

因为首先避雷器在大部分时间是不工作的,

耐久性好。

其次线路多位于高山大岭,

且位于高空更换维护困难,

带间隙避雷器因为间隙的存在,

即使避雷器坏了,

导线仍然是跟接地绝缘的,

所以是没有问题的,

只不过不再保护了。

因此又叫免维护避雷器。


带间隙和不带间隙的详细对比见下表:



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