避雷针的原理及其分类

1、避雷针风能101聂伟 李云 潘蓉 吕朋 高海波 徐发杰避雷器 避雷器的作用：把闪电从保护物上方引向自己并安全地通过自己泄入大地 避雷器应与设备并联，装在被保护设备的电源一侧 正常工作电压下（1）避雷器相当于一个 绝缘体；（2）流过的电流仅有 微安级。 过电压下 （1）避雷器阻值急剧减小； （2）流经避雷器的电流瞬间增大至数千安培； （3）避雷器处于导通状态，释放过电压能量， 有效限制过电压对输变电设备的侵害。工作原理避雷器的保护作用原理避雷器的主要种类 避雷器按其发展的先后可分为： 保护间隙避雷器形式最简单的避雷器 管型避雷器也是一个保护间隙，但放电后自行灭弧 阀型避雷器是将单个放电间隙分成许

2、多短的串联间隙，同时增加了非线性电阻，提高了保护性能 磁吹避雷器利用磁吹式火花间隙，提高了灭弧能力，同时还具有限制内部过电压能力 氧化锌避雷器利用了氧化锌阀片理想的伏安特性（非线性极高，即在大电流时呈低电阻特性，限制了避雷器上的电压，在正常工频电压下呈高电阻特性），具有无间隙、无续流电压等优点，也能限制内部过电压，被广泛使用 保护间隙避雷器主要用于限制大气过电压，一般用于配电系统、线路和变电所进线段保护。 阀型避雷器与氧化锌避雷器用于变电所和发电厂的保护，在220KV及以下系统主要用于限制大气过电压，在超高压系统中还将用来限制操作过电压保护间隙避雷器图185 角型保护间隙及其与被保护设备的连接

3、1圆钢；2主间隙；3辅助间隙；4被保护物；5保护间隙23 当雷电波入侵时，主间隙先击穿，形成电弧接地。 过电压消失后，主间隙中仍有正常工作电压作用下的工频电弧电流（称为工频续流）。对中性点接地系统而言，这种间隙的工频续流就是间隙处的接地短路电流。由于这种间隙的熄弧能力较差，间隙电弧往往不能自行熄灭，将引起断路器跳闸，这是保护间隙的主要缺点，也是其应用受限制的原因。此外，由于间隙敞露，其放电特性也受气象和外界条件的影响 击穿（breakdown) 绝缘物质在电场的作用下发生剧烈放电或导电的现象叫击穿。 平常我们使用的验电笔中的氖管发光，就是氖管两端的电压超过70V而被击穿 电容器两端电压过高，会

4、使夹在其中的电介质击穿。 电弧：是一种能量集中、温度很大、亮度很大的气体导电现象。 电弧的产生实际上时气体介质在某些因素下，发生强烈电离，产生很多带点质点，由绝缘变为导通的过程。 电弧能成为导电通道，是因为电弧的弧柱内存在大量的带电的粒子，这些带电粒子的定向运动形成电弧。保护间隙避雷器 是一种最简单的避雷器 形状：棒形、角形、环形、球形等。 结构：由主间隙和辅助间隙串联而成 优点：结构简单、造价低。 缺点：1）放电特性受环境影响大，放点分散性大，伏秒特性曲线比较陡，与被保护设备的绝缘配合不理想 2）放电时会产生截波，对有线圈的设备造成危害。 弧灭能力差，对于间隙动作后流过的工频续流往往不能自行

5、熄灭，将引起断路器的跳闸应用：常用于中性点不直接接地10KV以下的配电网络中，一般安装在高压熔断器的内侧，以减少变电所线路断路器的跳闸次数管型避雷器外间隙将管子与电网隔开。原理：雷电过电压使内外间隙放电，内间隙电弧高温使产气材料产生气体，管内气压迅速增加，高压气体从喷口喷出灭弧。优点：管式避雷器具有较大的冲击通流能力，可用在雷电流幅值很大的地方。缺点：管式避雷器放电电压较高且分散性大，动作时产生截波，保护性能较差。应用：主要用于变电所、发电厂的进线保护和线路绝缘弱点的保护。 阀型避雷器 阀型避雷器由装在密封瓷套中的间隙（又称火花间隙）和非线性电阻（又称阀片）串联构成，阀片的电阻值与流过的电流有

6、关，具有非线性特性，电流愈大电阻愈小阀型避雷器 阀型避雷器分普通型和磁吹型两类。普通型避雷器的火花间隙由许多如图188所示的单个间隙串联而成。单个间隙的电极由黄铜板冲压而成，两电极间用云母垫圈隔开形成间隙。图188 单个火花间隙均压均压电阻电阻间隙间隙电容电容阀片阀片电阻电阻原理 避雷器动作后，工频续流电弧被许多单个间隙分割成许多段短弧，使其熄灭。阀片电阻是非线性的，因而在很大的雷电压通过时电阻值很小、残压不高（不会危及设备绝缘）。当雷电流过去之后，在工频电压作用下，电阻值变得很大，因而大大地限制了工频续流，以利于火花间隙灭弧。利用阀片电阻的非线性特性，解决了既要降低残压又要限制工频续流的矛盾

7、。 阀型避雷器用于变电所和发电厂的保护，在220KV及以下系统主要用于限制大气过电压，在超高压系统中还将用来限制操作过电压磁吹型避雷器图1891主间隙2辅助间隙3磁吹线圈4电阻阀片磁吹型避雷器的火花间隙由许多个串联了线圈的间隙串联而成，利用磁场使每个间隙中的电弧产生运动（如旋转或拉长）来加强去游离，以提高间隙的灭弧能力。磁场是由间隙串联的线圈所产生，其原理接线见图189 。磁吹线圈两端设置的辅助间隙的作用，是为了消除磁吹线圈在冲击电流通过时产生过大的压降而使保护性能变坏。 与普通阀型避雷器基本相同，增加磁吹放电间隙并采用高温阀片电阻， 其灭弧性能和通流能力比阀型强。 主要用在330KV以及超高

8、压变电所的电气设备保护。氧化锌避雷器 氧化锌避雷器 其阀片以氧化锌（ZnO）为主要材料，加入少量金属氧化物，在高温下烧结而成。 氧化锌阀片具有很优异的非线性伏安特性。通常以1mA时的电压作为起始动作电压，其值约为其最大允许工作电压峰值的105115。氧化锌避雷器原理（1）正常工作电压下，流经电流仅有微安级（2）当遭受过电压时，由于氧化锌压敏电阻片的非线性，流过避雷器的电流瞬间达数千安培，避雷器处于导通状态，释放过电压能量，使电源线上的电压控制在安全范围内，从而有效地限制了过电压对输变电设备的侵害。 并联间隙氧化锌避雷器 串联间隙氧化锌避雷器 全密封无间隙氧化锌避雷器 瓷外套 复合外套 复合绝缘

9、外套的采用，顺应了国际电力产品小型化、安全化、免维护的发展趋势。高分子有机复合材料与传统的陶瓷和玻璃等无机材料相比，具有体积小、重量轻、耐污秽免清扫、防爆防震动的优点。是集成化、模块化的中高压输变电成套设备中首选的防雷元件。优点 （1）无间隙、无续流。在工作电压下，ZnO阀片呈现极大的电阻，续流近似为零，相当于绝缘体，因而工作电压长期作用也不会使阀片烧坏，所以一般不用串联间隙来隔离工作电压。（2）通流容量大。由于续流能量极少，仅吸收冲击电流能量，故ZnO避雷器的通流容量较大，更有利于用来限制作用时间较长（与大气过电压相比）的内部过电压。（3）可使电气设备所受过电压降低。在相同雷电流和相同残压下

10、，一般阀型避雷器只有在串联间隙击穿放电后才泄放电流，而ZnO避雷器（无串联间隙）在波头上升过程中就有电流流过，这就可降低作用在设备上的过电压。（4）ZnO避雷器体积小、质量轻、结构简单、运行维护方便。 目前国内输电线路主要采用金属氧化物避雷器(MOA)。氧化锌避雷器由一个或并联的两个非线性电阻片叠合圆柱构成。它根据电压等级由多节组成35110kV氧化锌是单节的220kV氧化锌是两节的500kV氧化锌是三节的750kV氧化锌是四节的。 氧化锌避雷器缺点 氧化锌避雷器的损坏主要是爆炸和老化。老化引起的损坏极少，而爆炸事故时有发生，且事故率很高，严重影响系统供电。 爆炸事故的特点有：既有大型骨干厂生产的也有小厂生产的：既有国产的也有进口；