闪电是一种现象级的自然现象，一方面是令人兴奋和兴奋的，另一方面是危险和破坏性的。电压和电流的量级非常高，通常在8和数字之间。因此，我们采用多种保护方案、技术和设备，如接地线、避雷针和避雷器，以保护电力设备、建筑物、飞机和船只。但是什么是避雷器呢?避雷器是如何工作的?避雷器有哪些类型?我们将在本指南中了解更多。
大纲
闪电是什么?
闪电是带电云向地面放电的现象。在雷暴期间，云的电势明显高于地面电势，周围的空气失去了绝缘性能。本质上，云和地面形成一个电容，空气作为它的介电。
闪电发生时，空气的势梯度必须被打破，约为30kV/cm。如果云层和地面之间的电位差高到足以打破空气的电位差梯度，那么就会以雷击的形式发生巨大的放电。
雷击会造成严重的过电压，如果雷击击中建筑物、房屋或设备，巨大的潜力会损坏设备或引发火灾。
如何防雷?
闪电造成的破坏是破坏性的，你可能看到过树木因闪电而燃烧。因此，发电站、变电站和架空输电线路中的所有电气设备都必须保护免受雷击(包括直接和间接的)。
一些常用的防雷技术和设备包括:
- 避雷针
- 地面线
- 地球的屏幕
- 避雷器
你可能见过高层建筑的顶部有一个锋利的杆。这被称为避雷针或土棒。杆子的另一端与地面相连，这样当雷击建筑物时，电势就会接地，而不是穿过建筑物。
架空接地线或接地线通常放置在支撑架空传输线的塔的上方。接地屏通常用于保护发电厂和变电站。它由所有电气设备上的几根铜导体组成，在雷击发生时提供通向地面的低电阻路径。
什么是避雷器?
我们之前看到的所有防护装置都能防止雷击。但它们对传播的波浪并没有那么有效。这就是避雷者出现的原因。
避雷器是一种保护电气设备免受雷击引起的高压浪涌伤害的防护设备。它们通常安装在输电杆和建筑物的顶部，为来自闪电的浪涌电压流到地面提供了一条容易的路径。
避雷器的基本结构如下图所示。它由火花隙和串联电阻组成。避雷器的一端(靠近火花间隙)将连接到设备(或架空传输线)，而另一端通过电阻连接到地面。
说到电阻器，它不是一个规则的电阻器，而是一个非线性电阻器，因为它的电阻与电压成反比，也就是说，当电压增加时，它的电阻降低，反之亦然。因此，在雷击期间，高浪涌电压会降低这个电阻的电压，使它成为一个低电阻到地面的路径。
关于火花间隙的一个重要问题是，它的长度是这样确定的，即架空输电线路的正常工作电压不会引起电弧，而只有打破空气绝缘的非常高的电压才会引起电弧。
通常情况下，避雷器不会传导任何电流，因为火花间隙是开放的，而且非线性电阻器的电阻非常高。但在发生雷击时，高压会击穿空气绝缘层并引发电弧，非线性电阻的电阻也会下降。因此，为浪涌流向地面铺设了一条低阻力路径。
避雷器有时也被称为避雷器或避雷器。
避雷器的位置
避雷器的最佳位置是尽可能靠近需要保护的设备。这将最大限度地减少浪涌进入避雷器和需要保护的设备(例如，变压器)之间的电路的机会。
避雷器的种类
避雷器根据其浪涌电压和电流处理能力分为三种类型。这些都是:
- 站式避雷器
- 线型避雷器
- 分布类型避雷器
站式避雷器
顾名思义，这类避雷器用于发电厂和变电站。站式浪涌分流器的浪涌电压额定值范围为3kV至250kV，放电额定值为10,000安培。
线型避雷器
线路式喘振分流器通常用于保护中间变电站、大型变压器和中型电站。这类避雷器的浪涌电压额定值为3kV至125kV，同时能够放电5000安培的电流。
分布类型避雷器
这些是最小的额定避雷器，通常用于保护配电变压器和安装在电杆上的变压器。配电式浪涌分流器的浪涌电压额定值可达3kV，峰值放电电流为2500安培。
避雷器的种类
有几种类型的避雷器，用于不同的应用。一些受欢迎的类型是:
- 棒隙避雷器(火花隙避雷器)
- 球形间隙避雷器
- 角隙避雷器
- 多隙避雷器
- 排出式避雷器
- 电解型避雷器
- 氧化铅型避雷器
- 阀型避雷器
- 晶闸石避雷器
- 脉冲保护间隙与电解质避雷器
- 颗粒型避雷器
- 金属氧化物避雷器
现在让我们仔细看看上述的一些避雷器。
棒隙避雷器
它是最简单和容易实现的避雷器之一，在同一类型下，它是坚固的，用于保护架空输电线路和设备中的绝缘子。下图显示了一个棒隙避雷器的基本轮廓。
两根直径约1.5cm的导电棒弯曲成直角。一杆接在需要保护的电路(线)上，另一杆接在接地上。如果设备是变压器，可将电棒放置在衬套绝缘子的两端。
球形间隙避雷器
这是另一个简单的实现，其中火花间隙由两个球体提供。一个球通过串联的扼流圈连接到线路(变压器的一个二次绕组)上，另一个球连接到地面。
角隙避雷器
在这种类型的避雷器中，气隙由两根弯曲成喇叭状的金属棒组成。这个形状很重要，因为杆状物体之间的距离随着下落逐渐减小。有一个串联电阻将限制电弧电流。
多隙避雷器
顾名思义，多间隙避雷器在几个由锌合金组成的气瓶的帮助下有多个气隙。上面的圆柱体与线路相连，下面的圆柱体通过串联电阻与地面相连。
正常情况下，中间的圆柱体处于地势，因为它通过并联电阻连接到底部的圆柱体。在浪涌发生的情况下，空气绝缘将被击穿，浪涌将通过气瓶和空气间隙到达地面，而不是通过分流电阻。
阀型避雷器
它也被称为非线性浪涌分流器，因为它由靠近接地端的一个非线性电阻组成。制造这种避雷器的成本相对较高，但它的动作速度非常快。
排出式避雷器
也被称为保护管型避雷器，排阻型避雷器可以提供保护电压高达33kV。与其他类型的避雷器不同，这种类型的火花间隙是在纤维管内部。该间隙由两个电极组成，其中顶部电极与线路连接，底部电极与地面连接。
还有一个外部串联间隙，用于处理正常工作电压。这将消除任何泄漏电流或通过主纤维管的电晕放电。
结论
避雷器是保护设备免受雷击的简单而有效的装置。我们学习了避雷器的重要性，典型的避雷器是如何工作的，避雷器的种类和不同类型的避雷器。
