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在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，管型避雷器是不可或缺的設(shè)備，尤其在輸電線路防雷保護(hù)領(lǐng)域，它更是關(guān)鍵的過電壓保護(hù)裝置。我們常見它用于限制大氣過電壓，其獨(dú)特的熄弧原理，讓它在特定場(chǎng)景下有著不可替代的價(jià)值。要吃透它的工作原理，得先把它的三個(gè)核心組成部分弄明白——產(chǎn)氣滅弧管、內(nèi)部間隙以及外部間隙。
產(chǎn)氣滅弧管
產(chǎn)氣滅弧管是管型避雷器的核心，它的名字也正源于這個(gè)部件。它不是簡(jiǎn)單的絕緣管，而是經(jīng)過精密設(shè)計(jì)的能量轉(zhuǎn)換與控制元件。
制作它的材料，通常是能產(chǎn)氣的固體絕緣材料，拿纖維、塑料或者有機(jī)玻璃來(lái)說(shuō)，都符合要求。它的內(nèi)部是密閉的滅弧腔室，外部還專門設(shè)計(jì)了排氣通道。當(dāng)強(qiáng)大的雷電流流過避雷器時(shí)，內(nèi)部間隙會(huì)被擊穿，隨即形成電弧。電弧的高溫會(huì)瞬間讓滅弧管壁的固體材料分解、汽化，進(jìn)而產(chǎn)生大量高壓氣體。這些氣體在密閉腔室里急劇膨脹，然后從預(yù)設(shè)的排氣通道高速噴出。這種縱向吹弧作用，能產(chǎn)生極強(qiáng)的去游離效應(yīng)，快速拉長(zhǎng)并冷卻電弧。等到電流首次過零時(shí)，電弧就會(huì)被徹底熄滅，工頻續(xù)流也隨之切斷，系統(tǒng)就能恢復(fù)正常運(yùn)行。
由此可見，產(chǎn)氣滅弧管不光能起到絕緣支撐作用，更能依靠自身材料特性，把電弧能量轉(zhuǎn)化為高壓氣流，成為高效滅弧的自能式裝置。
內(nèi)部間隙
內(nèi)部間隙還有個(gè)名字，叫滅弧間隙。它裝在產(chǎn)氣滅弧管內(nèi)部，是決定避雷器動(dòng)作特性的關(guān)鍵。
它一般由一對(duì)固定電極組成，密封在產(chǎn)氣滅弧管的腔體里。隔離工作電壓是它的主要作用。在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，內(nèi)部間隙能把帶電線路與接地部分可靠隔離開，避免工頻電流通過避雷器對(duì)地泄漏，從而保證系統(tǒng)不間斷供電。只有當(dāng)外部間隙被雷電過電壓擊穿后，內(nèi)部間隙才會(huì)承受陡峭的沖擊電壓，并且迅速被擊穿。這一過程會(huì)為雷電流以及后續(xù)的工頻續(xù)流提供泄放通道，同時(shí)觸發(fā)產(chǎn)氣滅弧管啟動(dòng)工作。
我們可以把內(nèi)部間隙看作避雷器的“觸發(fā)開關(guān)”，它能精準(zhǔn)控制避雷器，只在過電壓發(fā)生時(shí)才啟動(dòng)。
外部間隙
外部間隙直接連接著管型避雷器與電力線路，它暴露在空氣中。
它由兩個(gè)裸露電極構(gòu)成，一端連接輸電導(dǎo)線，另一端則與產(chǎn)氣滅弧管的上端電極相接。實(shí)現(xiàn)常態(tài)下的完全隔離，是外部間隙的核心功能。在工頻電壓環(huán)境下，它能把產(chǎn)氣滅弧管與運(yùn)行中的導(dǎo)線徹底分開，防止工頻電壓長(zhǎng)期作用于滅弧管，導(dǎo)致其材料老化或者性能劣化。同時(shí)，外部間隙的距離經(jīng)過了精確計(jì)算與設(shè)定，其絕緣強(qiáng)度要高于內(nèi)部間隙。當(dāng)雷電過電壓來(lái)襲時(shí)，外部間隙會(huì)最先被擊穿，將過電壓引入并施加在內(nèi)部間隙上，啟動(dòng)整個(gè)避雷流程。
外部間隙就像管型避雷器的“前置哨兵”，平時(shí)不參與系統(tǒng)運(yùn)行，關(guān)鍵時(shí)刻卻能第一個(gè)響應(yīng)過電壓威脅。
這三個(gè)部分相互配合，構(gòu)成一個(gè)有機(jī)整體，動(dòng)作流程十分清晰。當(dāng)雷電過電壓來(lái)襲，外部間隙先被擊穿，過電壓隨之施加在內(nèi)部間隙上；內(nèi)部間隙接著被擊穿并形成電弧，電弧會(huì)激發(fā)產(chǎn)氣滅弧管產(chǎn)氣噴吹，最終將電弧熄滅，讓系統(tǒng)絕緣恢復(fù)。這種精妙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能在不影響系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提下，高效泄放雷電流并實(shí)現(xiàn)自我滅弧，是電力防雷保護(hù)中經(jīng)典且有效的技術(shù)方案。不過它也存在局限性，動(dòng)作后產(chǎn)氣量會(huì)衰減，并且容易受環(huán)境條件影響，所以在現(xiàn)代電網(wǎng)中，常與性能更穩(wěn)定的恩彼邁金屬氧化物避雷器（MOA）配合使用。
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