電力系統(tǒng)的安全防雷技術(shù)

電力系統(tǒng)的安全防雷技術(shù)

有關(guān)電力系統(tǒng)的安全防雷技術(shù)，雷電的產(chǎn)生原因，感應(yīng)雷可通過

兩種不同的感應(yīng)方式侵入導(dǎo)體，電力系統(tǒng)高壓電力裝置防雷技術(shù)，包括

原始的高壓防雷技術(shù)，新型防雷技術(shù)的應(yīng)用，氧化鋅避雷器的應(yīng)用等。

電力系統(tǒng)的安全防雷技術(shù)

近年來，隨著目子技術(shù)的飛速進(jìn)展，芻動(dòng)掌控系統(tǒng)在電力生產(chǎn)各

個(gè)方面的使用越來越廣，電力職工在受益于微電子技術(shù)的極大便利的同

時(shí)，也受到其一旦損壞就損失巨大的困擾。

實(shí)際上，在電力系統(tǒng)加添自動(dòng)掌控系統(tǒng)的時(shí)候，對(duì)自動(dòng)掌控系統(tǒng)

的安全防雷意識(shí)相對(duì)淡薄，一旦有雷電波侵入，設(shè)備損壞一般是巨大的,

有的甚至使整個(gè)系統(tǒng)癱瘓，造成無可挽回的損失。

一、雷擊產(chǎn)生的原因

雷擊是一種自然現(xiàn)象，它能釋放出巨大的能量、具有極強(qiáng)大的破

壞本領(lǐng)。【電力系統(tǒng)的安全防雷技術(shù)】

一直以來，致力于電力生產(chǎn)和電力設(shè)備討論的人員通過對(duì)雷擊破

壞性的討論、探究，對(duì)雷電的危害實(shí)行了肯定的防備措施，有效地降低

了雷害。

當(dāng)雷電放電路徑不經(jīng)過防雷保護(hù)裝置時(shí)，放電過程中產(chǎn)生強(qiáng)大的

瞬變電磁場(chǎng)在相近的導(dǎo)體中感應(yīng)到強(qiáng)大的電磁脈沖，稱感應(yīng)雷。

感應(yīng)雷可通過兩種不同的感應(yīng)方式侵入導(dǎo)體。

一種是在雷云中電荷積聚時(shí)，相近導(dǎo)體會(huì)感應(yīng)相反的電荷，當(dāng)雷

擊放電時(shí)，雷云中電荷快速釋放，而導(dǎo)體中的靜電荷在失去雷云電場(chǎng)束

縛后也會(huì)沿導(dǎo)體流動(dòng)找尋釋放通道，就會(huì)在電路中形成靜電感應(yīng)，其次

是在雷云放電時(shí)，快速變化的雷電流在其四周產(chǎn)生強(qiáng)大的瞬變電磁場(chǎng)，

相近的導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn)生很高的感生電動(dòng)勢(shì)，在電路中形成電磁感應(yīng)，感

應(yīng)雷沿導(dǎo)體傳播，損壞電路中的設(shè)備或設(shè)備中的器件。

信息系統(tǒng)中系統(tǒng)接口多，線路長(zhǎng)，給感應(yīng)雷的產(chǎn)生、耦合和傳播

供給了良好環(huán)境，而信息系統(tǒng)設(shè)備隨著科技的進(jìn)展，集成度越來越高，

抗過電壓本領(lǐng)越來越差，極易受感應(yīng)雷的攻擊，并且損害的往往是集成

度較高的系統(tǒng)核心器件，所以更不能掉以輕心，感應(yīng)雷可以來自云中放

電，也可以來自對(duì)地雷擊。

而信息系統(tǒng)與外界連接有各種長(zhǎng)距離電纜可在更大范圍內(nèi)產(chǎn)生感

應(yīng)雷，并沿電纜傳入信息系統(tǒng)?！倦娏ο到y(tǒng)的安全防雷技術(shù)】

因此，防感應(yīng)雷是電力系統(tǒng)特別是微電子技術(shù)應(yīng)用比較廣泛的變

電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)，因而信息系統(tǒng)防雷是電力系統(tǒng)保證安全的重點(diǎn)。

二、電力系統(tǒng)高壓電力裝置防雷技術(shù)

1.原始的高壓防雷技術(shù)

電力裝置在其進(jìn)展使用初期大都是通過裸導(dǎo)線架空線路輸電，架

空導(dǎo)線一般在離地面6?18nl的空間，通過雷電入侵波產(chǎn)生的雷電過電

壓使線路或設(shè)備絕緣擊穿而損壞。

當(dāng)時(shí)人們通過在線路或設(shè)備上人為地制造絕緣薄弱點(diǎn)即間隙裝置,

間隙的擊穿電壓比線路或設(shè)備的雷電沖擊絕緣水平低，在正常運(yùn)行電壓

下間隙處于隔離絕緣狀態(tài)，當(dāng)雷電發(fā)生時(shí)強(qiáng)大的過電壓使間隙擊穿，從

而產(chǎn)生接地保護(hù)，起到保護(hù)線路或設(shè)備絕緣的作用。

1.1間隙保護(hù)技術(shù)

間隙保護(hù)就是線路大體的兩極由角形棒構(gòu)成，一極固定在絕緣件

上連接帶電導(dǎo)線，而另一極接地，間隙擊穿后電弧在角形棒間上升拉長(zhǎng),

當(dāng)電弧電流變小時(shí)可以自行熄弧，間隙保護(hù)技術(shù)的缺點(diǎn)是當(dāng)電弧電流大

到幾十安以上時(shí)就沒法自行熄弧，雷電過電壓時(shí)，單相、兩相或三相間

隙都可能擊穿接地，造成接地故障、兩相或三相間短路故障，以致線路

電源斷路器保護(hù)動(dòng)作分閘。

1.2管型避雷器技術(shù)

管型避雷器技術(shù)是利用一種具有噴氣熄弧功能的間隙裝置，此裝

置有內(nèi)外兩個(gè)間隙，外間隙仿佛保護(hù)間隙，兩極均固定在絕緣件上，內(nèi)

間隙置于避雷器管內(nèi)，當(dāng)雷電過電壓內(nèi)外間隙擊穿時(shí)，雷電流和工頻短

路電流經(jīng)管內(nèi)壁接地，管壁物質(zhì)受熱氣化，有較大壓氣力體經(jīng)內(nèi)間隙噴

出管外，強(qiáng)制間隙熄弧。

管型避雷器技術(shù)也存在很多的缺點(diǎn)：此裝置的的選用受安裝地點(diǎn)

的限制，其次還受線路最大、最小短路電流的制約，最大短路電流大于

避雷器的斷流上限時(shí)避雷器會(huì)爆炸；短路電流小于避雷器的斷流下限時(shí)

就不能熄弧，避雷器可能燒壞。

另外，管型避雷器多次動(dòng)作后，管內(nèi)涇會(huì)漸漸增大，熄弧本領(lǐng)會(huì)

下降甚致消失。

2.新型防雷技術(shù)的應(yīng)用

間隙保護(hù)技術(shù)和管型避雷器技術(shù)都是靠間隙擊穿接地放電降壓來

起到保護(hù)的作用，以上兩種防雷技術(shù)往往會(huì)造成接地故障或相間短路故

障，不能達(dá)到科學(xué)合理的保護(hù)作用。

目前在電力系統(tǒng)中防雷保護(hù)僅將它們用于輸電線路防雷，同時(shí)為

了盡量削減線路停電事故，與自動(dòng)重合閘裝置搭配使用。

更為科學(xué)合理的防雷措施是閥型避雷器技術(shù)，是目前電力高壓防

雷最為普遍的電氣設(shè)備防雷技術(shù)。（電工天下.）

其原理是在過可壓下自動(dòng)開閘泄流降壓，恢復(fù)運(yùn)行電壓時(shí)閉閘斷

流，這種保護(hù)作用是靠避雷器內(nèi)電阻元件的限流限壓作用實(shí)現(xiàn)的，過電

壓下電阻元件可將雷電流限制在5kA內(nèi)，殘壓限制在設(shè)備的雷電沖擊絕

緣水平以下；有些電阻元件在運(yùn)行電壓下仍有續(xù)流通過，長(zhǎng)時(shí)間續(xù)流會(huì)

使管型避雷器損壞，故一般需加串聯(lián)間隙隔離運(yùn)行電壓，并靠間隙滅瓠

和切斷續(xù)流。

閥型避雷器突出優(yōu)點(diǎn)是避雷器的電阻元件可避開電力系統(tǒng)直接接

地或相間短路故障，其保護(hù)作用不會(huì)影響電力系統(tǒng)的正常安全運(yùn)行。

2.1碳化硅避雷器技術(shù):

碳化硅避雷器結(jié)構(gòu)為將間隙和若干片SiC閥片壓緊密封在避雷器

瓷套內(nèi)，保護(hù)作用是利用SiC閥片的非線性特性，在過電壓下電阻變得

很小，可大量泄放雷電流限制殘壓，而在雷電壓過去后電阻自動(dòng)增大，

限制續(xù)流在幾十安內(nèi)，使間隙能滅弧和斷流。碳化硅避雷器技術(shù)是現(xiàn)行

防雷技術(shù)中重要的防雷電器。

2.2氧化鋅避雷器：

氧化鋅避雷器簡(jiǎn)稱MOA,與傳統(tǒng)的碳化硅避雷器相比，MOA具有保

護(hù)特性好，通流本領(lǐng)大，耐污本領(lǐng)強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，牢靠性高等特點(diǎn)，能

對(duì)輸變電設(shè)備供給最佳保護(hù)。

碳化硅避雷器技術(shù)在防雷性能上有其突出的優(yōu)點(diǎn)被電力系統(tǒng)高壓

設(shè)備廣泛采納，但也存在著肯定的缺點(diǎn)：

一是只有雷電最大幅值限壓保護(hù)功能，而無雷電陡波保護(hù)功能，

防雷保護(hù)功能不完全；

二是沒有連續(xù)雷電沖擊保護(hù)本領(lǐng)；

三是動(dòng)作特性穩(wěn)定性差可能受到暫態(tài)過電壓危害；四是動(dòng)作負(fù)載

重使用壽命短等。

這些潛在的缺點(diǎn)已暴露出碳化硅避雷器在使用的過程當(dāng)中存在影

響電力安全的隱患性且其產(chǎn)品技術(shù)也比較落后。

氧化鋅避雷器按外殼材料分為瓷套式、罐式、復(fù)合外套式三大類;

按使用場(chǎng)所調(diào)配電、電站、線路、并聯(lián)補(bǔ)償電容器、變壓器和電機(jī)中性

點(diǎn)、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)保護(hù)用六大類，氧化鋅避雷器技術(shù)在繼承了碳化硅

避雷器技術(shù)的基礎(chǔ)上，無論是在設(shè)計(jì)的思想上，還是在產(chǎn)品功能的完善

上都是世界公認(rèn)的當(dāng)代最為先進(jìn)防雷電器。氧化鋅避雷器的結(jié)構(gòu)為將若

干片ZnO閥片壓緊密封在避雷器瓷套內(nèi)。