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避雷器和電涌保護器運用說明

目錄

一、 定義
二、 防雷器與浪涌保護器的比較
三、 線路避雷器運用及其說明
四、 浪涌保護器設計原理、特性、運用范疇
五、 參考依據與文獻




一、定義
1.避雷器
避雷器是變電站保護設備免遭雷電沖擊波襲擊的設備。當沿線路傳入變電站的雷電沖擊波超過避雷器保護水平時，避雷器首先放電，并將雷電流經過良導體安全的引入大地，利用接地裝置使雷電壓幅值限制在被保護設備雷電沖擊水平以下，使電氣設備受到保護。


2.浪涌保護器
也叫防雷器，是一種為各種電力設備、儀器儀表、通訊線路等提供安全防護的裝置。當電氣回路或者通信線路中因為外界的干擾突然產生尖峰電流或者電壓時，浪涌保護器能在極短的時間內導通分流，從而避免浪涌對回路中其他設備的損害。

? 從以下資料可以看出，浪涌保護器也是防雷器的一種，但是有很大的區別。

二、避雷器與浪涌保護器的比較
避雷器指建筑物避雷器，與避雷針、接地排等一起形成一個法拉第籠，防止建筑物被損壞，避雷器的基本原理是把雷擊電磁脈沖(LEMP)導入地進行消解。但是為什么在安裝避雷器后仍有大量的建筑物及其里面的設備被雷擊損壞呢?
　　首先，避雷器的導線采用銅鐵合金，因此其導線性能是有限的，反應速度僅為200微妙(uS)。而LEMP的半峰速度(能量達到最大值)為20微妙(uS)，也就是說LEMP的速度快于避雷器，這樣避雷器把第一次直擊雷導入地后，對于二次雷、三次雷往往反應不過來，直接泄漏打在設備上。也就是說，避雷器對二次雷、三次雷幾乎不起作用。
　　其次，LEMP導入地后，會從地返回形成感應雷。感應雷會從所有含有金屬的導線上泄漏到設備(網線、電源線、信號線、傳輸線等)。由于避雷器是單向作用的，因此它對感應雷不起作用，感應雷可以直接打壞設備。更何況，導線部分往往不會安裝避雷器。
　　再次，浪涌只有20%來自雷擊等外部環境，80%來自系統內部運行，避雷器對這80%是不起任何作用的。
　　根據分析來回答電涌保護器(SPD，有的稱浪涌保護器)和避雷器的區別：
　　1、應用范圍不同(電壓)：避雷器范圍廣泛，有很多電壓等級，一般從0.4kV低壓到500kV超高壓都有(詳見樓上分析)，而SPD一般指1kV以下使用的過電壓保護器;
　　2、保護對象不同：避雷器是保護電氣設備的，而SPD浪涌保護器一般是保護二次信號回路或給電子儀器儀表等末端供電回路。
　　3、絕緣水平或耐壓水平不同：電器設備和電子設備的耐壓水平不在一個數量級上，過電壓保護裝置的殘壓應與保護對象的耐壓水平匹配。
　　4、安裝位置不同：避雷器一般安裝在一次系統上，防止雷電波的直接侵入，保護架空線路及電器設備;而SPD浪涌保護器多安裝于二次系統上，是在避雷器消除了雷電波的直接侵入后，或避雷器沒有將雷電波消除干凈時的補充措施;所以避雷器多安裝在進線處;SPD多安裝于末端出線或信號回路處。
　　5、通流容量不同：避雷器因為主要作用是防止雷電過電壓,所以其相對通流容量較大;而對于電子設備，其絕緣水平遠小于一般意義上的電器設備，故需要SPD對雷電過電壓和操作過電壓進行防護，但其通流容量一般不大。(SPD一般在末端，不會直接與架空線路連接，經過上一級的限流作用，雷電流已經被限制到較低值，這樣通流容量不大的SPD完全可以起到保護作用，通流值不重要，重要的是殘壓。)
　　6、其它絕緣水平、對參數的著眼點等也有較大差異。
7、浪涌保護器適用于低壓供電系統的精細保護，依據不同的交直流電源電床可選擇各種相應的規格。電源浪涌保護器一精細由于終端設備離前級浪涌保護器距離較大，從而使得該線路上容易產生振蕩過電壓或感應到其他過電壓。適用于終端設備的精細電源浪涌保護，與前級浪涌保護器配合使用，則保護效果更好。
8、避雷器主材質多為氧化鋅(金屬氧化物變阻器中的一種)，而浪涌保護器主材質根據抗浪涌等級、分級防護(IEC61312)的不同是不一樣的，而且在設計上比普通防雷器精密得多。

9、從技術上來說，避雷器在響應時間、限壓效果、綜合防護效果、抗老化特性等方面都達不到浪涌保護器的水平。
　　共同點：都能防止雷電過電壓
　　因為上述原因，SPD也就應運而生。
　　SPD的原理是把LEMP轉化為熱能進行消解，由于不是導通式，反應速度非常快，可低于納秒，可以有效防止二次雷和三次雷。SPD分為電源SPD，精密儀器SPD，數字線路SPD，而且也是雙向作用的，因此可以有效防止感應雷。因此，IEEE標準規定，在安裝避雷器的同時應該加上SPD，以形成防雷的雙保險。
此外，SPD對于內部的80%的浪涌也能起到有效抑制作用，這是避雷器所不能做到的。
總體上講，避雷器是專門針對電氣設備免受雷電沖擊波所設置的防護設備，而浪涌保護器是比避雷器更先進的防護設備，除開雷電沖擊波，還可以極大程度消弱電力系統自身所產生的其它破壞性浪涌沖擊。在用電單位高壓進線系統(10KV及以上)已裝設避雷器的情況下，在低壓系統中就應裝設防護功能更精密的浪涌保護器。

三、避雷器運用與說明
1、線路避雷器防雷的基本原理
　　雷擊桿塔時，一部分雷電流通過避雷線流到相臨桿塔，另一部分雷電流經桿塔流入大地，桿塔接地電阻呈暫態電阻特性，一般用沖擊接地電阻來表征。
　　雷擊桿塔時塔頂電位迅速提高，其電位值為
　　　　　　Ut=iRd L.di/dt　　　　(1)
式中　　i——雷電流；
　　　　Rd——沖擊接地電阻；
　　　　L.di/dt——暫態分量。