現代電力設備不斷發展,有一款曾經很重要的防雷裝置正慢慢退出歷史舞臺,不過它的設計理念以及工作原理,到現在還在影響過電壓保護技術。
管型避雷器,也叫排氣式避雷器,是電力系統里用來保護輸電線路以及變電站進線段免受過電壓影響的重要裝置。從本質上來說,它是一種熄弧能力較強的保護間隙,主要由三部分組成,分別是產氣管、內部間隙(也叫滅弧間隙)以及外部間隙(也叫隔離間隙)。
結構設計
管型避雷器包含兩個串聯的間隙。其中一個叫外間隙,裝在大氣環境中,它的主要作用是隔離工作電壓,避免產氣管被工頻電流燒壞。另一個間隙安裝在管內部,我們把它叫做內間隙,有時也叫滅弧間隙。這個內間隙的電極,一端是棒形,另一端是環形。至于產氣管,它是用纖維、有機玻璃或者塑料這類能產氣的材料做出來的。

工作原理
當輸電線路遭遇雷擊,或者出現感應雷的時候,大氣過電壓會把避雷器的內、外間隙同時擊穿,雷電流就會通過這些間隙流進大地。之后出現的工頻續流電弧,會在管內產生高溫,這一高溫會讓產氣材料分解出大量氣體。管內壓力隨之升高,這些氣體就從環形電極的開口孔噴出來,形成強烈的縱吹作用,工頻續流在第一次過零的時候就被這種作用熄滅了。
性能特點
管型避雷器的熄弧能力,與工頻續流的大小關系很密切。要是續流太大,產生的氣體就會過多,管子可能因此炸裂;要是續流太小,產生的氣體又不夠,沒辦法有效熄弧。所以每種管型避雷器,都規定了對應的熄弧電流上下限。
另外,管型避雷器的伏秒特性比較陡,而且放電分散性也大,這就導致它很難和被保護設備實現理想的絕緣配合。它動作之后還會產生截波,這種截波對變壓器這類帶線圈設備的絕緣是不利的。
應用與維護
管型避雷器主要用在兩個方面,一是保護輸電線路的個別地段,拿大跨距以及交叉檔距的地段來說;二是保護發電廠、變電所的進線段。
我們安裝它的時候要注意兩點,其一要避免不同避雷器排出的電離氣體相互交匯,不然可能造成短路;其二為了防止積水,最好垂直安裝,或者讓開口端向下傾斜安裝,這個傾斜角度要和水平線保持 15° 以上。
在運行維護過程中,我們要定期檢查幾個地方:管身外部有沒有裂紋、閃絡痕跡以及放電燒傷的痕跡,外間隙電極的距離有沒有變化,還有排氣孔上包蓋的紗布是否完好。
歷史地位
隨著恩彼邁金屬氧化物避雷器(MOA)這類新型過電壓保護裝置的發展,管型避雷器因為自身固有的局限性,已經慢慢不再使用了。不過,在電力系統防雷發展史上,它是重要的一環,所以它的設計思想依然有歷史參考價值以及技術參考價值。
管型避雷器雖然已經淡出歷史舞臺,但它通過生成氣體以及縱吹滅弧的原理,依然能體現出早期電力工程師解決實際問題的智慧。這個 “防雷老兵” 也在提醒我們,技術一直在不斷進步,而每個階段的技術創新,都為之后的發展打下了堅實基礎。
