吹弧式防雷装置的应用研究

姜敏涛 戴旻翔 杨明

【摘 要】近年来，雷电所导致的架空线路故障屡屡发生。传统的氧化锌避雷器虽然可以起到过压保护作用，减少闪络等故障发生的频率，但是其本身的结构和机理决定了其在安装维护和运行环境中仍然存在一定限制，本文分析传统避雷器的缺点并由此提出一种新型的避雷器及其应用。本文分析目前传统的氧化锌避雷器的弊端，对应的提出一种新型的吹弧式防雷装置，对其原理、使用效果、安装工艺进行详细说明。

【关键词】吹弧式 避雷器 应用

1传统氧化锌避雷器分析

传统氧化锌避雷器利用氧化锌良好的非线性伏安特性，使得正常工作时流过避雷器的电流极小，当过电压时，电阻急剧下降，泄放过电压的能量，达到保护的效果。虽然氧化锌避雷器可以取得不错的保护效果，但是其也存在一定的不足之处：

（1）安装难度较大。氧化锌避雷器的工作需要良好的接地，接地线太长或不直接，则会导致氧化锌避雷器的性能下降，同时由于接地效果会随时间恶化，经数据测算，年= 2 Ω， 则年+2=20Ω，而为避雷器正常工作，通常接地电阻应为1Ω，最大不应超过5Ω，同时接地线安装时还可能存在铜铝过渡等一系列问题。（2）在某些地质条件恶劣的场合如砂石地中难以达到工作所需要的接地效果或达到所需的费用过高，氧化锌避雷器无法正常使用。

（3）需要定期维护，尤其在雷电多发区域内如承受直击雷可能导致可靠性和寿命大大缩短，而避雷器内部缺陷又往往无法直观的看出。

针对上述问题，笔者研究出一种新型的避雷装置，下文就将详细介绍这种吹弧式防雷装置。

2吹弧式防雷装置

2.1工作原理

装置应用全新的简易淬弧技术，由多腔室系统组成，由相当数目的钢珠型电极安装在一个玻璃钢外包硅橡胶的支架上，避雷器的端部固定在绝缘子的根部或电杆的金属横担上。在硅胶支架上安装大量串联的珠状电极，此系统可以将一个大功率雷电过电压所产生的大电弧转化为大量的小电弧，这些小电弧再由两个相邻电极之间的小灭弧室排出。在电弧释放的过程中灭弧室所产生的高压气体将电弧吹至周围的空气中，从而将电弧熄灭。

灭弧原理图如图1所示。

图1 多腔室系统内部结构及灭弧原理图

由于工作原理的差异，灭弧效果与传统氧化锌避雷器也有较大区别区别。由图2可见新装置的电压波形下降相比传统装置将更为迅速。

图2 简易淬弧技术波形图

安装完成后的结构形式如图3所示，导线线夹固定于线路上并连接指示器，而吹弧式防雷装置连接在绝缘子上，避雷器与指示器间隔一定距离，距离可根据防雷要求按实际选择。工作时，间隔内放电联通，最终通过避雷器放电泄能。

图3 安装效果图

2.2现场实测效果

笔者对试制完成的装置进行高压实测，分别采用雷电冲击发生器和电线电压发生器，效果如图4所示。

图4 试验原理图

图5测试后波形图

由图5测试结果可见，在电压超出阀值后，装置能自动的迅速放电，产生大电流并使电压迅速降低，其满足削峰要求，具有良好的避雷效果。

2.3相关安装工艺

由于装置结构与传统灭弧器有所不同，因而在安装上有一定的要求，但总体而言都是容易实现的。

（1）需满足普适性要求，根据不同形式的绝缘子选择不同的夹具（见图6）。

图6不同夹具的安装效果图

（2）为更好的保护线路，导线上需安装线夹。结缘架空导线选择穿刺线夹，裸架空导线选择标准线夹。线夹安装时与避雷器之间要分开一定的距离，距离大小由标准决定（见图7）。

图7 线夹图

（3）可以为避雷器安装动作指示器，更直观的观测动作情况（见图8）。

图8 动作指示器外形图

图9 动作指示器动作后效果

动作指示器动作后白色外壳将被电弧击穿破裂，起到指示作用（见图9）。

（4）为保证最小电弧释放空间，要保证喷嘴外半径300毫米范围内不出现障碍物，同时放电室应向下安装，减少腔室被污秽堵塞或积水（见图10）。

图10安装工艺要求

3结语

吹弧式防雷装置具有以下优点：

（1）经测试证明，高达700Ω的接地电阻对系统没有影响，没有残余电压。（2）高接地电阻对切断续流能力更有优势，并大量节约成本。（3）安装简便，节省导线与安装成本。（4）可用于间接保护氧化金属避雷器和变压器。（5）能承受较长时间的直击雷，持久性好，并且没有长时间的电应力。（6）可降低电塔的尺寸，低维护（每年仅需一次外观检查），不必使用屏蔽线，具有高可靠性和寿命。

综上所述，应用研制完成的吹弧式防雷装置后能够大大降低安装难度，提高环境适应性，同时增加使用寿命，有较强的实用性。