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四、閥型避雷器的消弧原理

防雷設(shè)備的構(gòu)造與運(yùn)行-閥型避雷器,避雷器在雷擊放電后，應(yīng)保證其火花間隙在半周波內(nèi)將工頻續(xù)流切斷。避雷器的閥片在其zui大容許電壓下能限制工頻續(xù)流在額定值（一般為80安峰值）以下，以保證火花間隙的可靠消弧?；鸹ㄩg隙遮斷續(xù)流的主要原理，是利用冷陰極附近介質(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)特性。如圖3—42所示，短弧的維持是依靠A范圍內(nèi)的自由電子放射和b，范圍內(nèi)的熱電子放射來維持的。當(dāng)電流通過零值時(shí)，間隙上的電壓也經(jīng)過零值，此時(shí)自由電子放射停止，處于陰極附近A范圍內(nèi)的絕緣強(qiáng)度迅速恢復(fù)，B范圍內(nèi)的去游離作用進(jìn)行得相當(dāng)慢。由于A范圍占整個(gè)間隙空間的一個(gè)很大部分，間隙愈小，所占比例愈大，因此小間隙的消弧性能更好。圖3—43表示單位火花間隙介質(zhì)強(qiáng)度的增長(zhǎng)情況。根據(jù)試驗(yàn)，每個(gè)短弧間隙都有約700伏的起始絕緣強(qiáng)度，所以一般避雷器均采用多間隙的結(jié)構(gòu)。

避雷器間隙在熄滅額定續(xù)流時(shí)的熄弧比kr，系工頻擊穿電壓與熄弧電壓（也即zui大容許電壓）的比值，為了保證間隙的可靠消弧，kr不應(yīng)小于1.8（實(shí)際上FZ型避雷器的kr為2.3～2.4）。避雷器的zui大容許（熄弧）電壓，由其安裝處導(dǎo)線對(duì)地可能發(fā)生的zui大穩(wěn)態(tài)電壓決定，此電壓一般考慮一相接地時(shí)其他兩健全相的對(duì)地電壓，它與安裝地點(diǎn)的系統(tǒng)常數(shù)有關(guān)。

根據(jù)對(duì)稱分量原理，當(dāng)A相接地時(shí)，B、C相的電壓標(biāo)么值（以安裝處的運(yùn)行相電壓為基準(zhǔn)）分別為

式中Z₀≈jx₀為由接地點(diǎn)看出的系統(tǒng)零序阻抗；Z₀≈jx₁≈jx₂，為系統(tǒng)正序阻抗；r₀為接地點(diǎn)的零序電阻（它等于接地點(diǎn)電阻的3倍），當(dāng)r0≈0時(shí)，u_B=u_c；如r₀＞0,則u_c＞u_B。避雷器的zui大容許電壓應(yīng)按u_c值來選擇。圖3—44中畫出中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中各種不同及的情況下，單相接地時(shí)無故障相對(duì)地電壓與相電壓的比值曲線。避雷器的特性在很大程度上決定于它的zui大容許電壓，由于超高壓電網(wǎng)的比值的降低，有條件采用zui大容許電壓被低（如70%zui高運(yùn)行線電壓）的避雷器，以獲得更好的保護(hù)效果。但是對(duì)于遠(yuǎn)距離的超高壓線路來說，往往可能產(chǎn)生較大的過電壓，因此有時(shí)需采用80%以上的避雷器。為了保證工頻續(xù)流不大于額定值，對(duì)中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng)，避雷器的zui大容許電壓一般不應(yīng)低于zui高運(yùn)行線電壓的75%；對(duì)中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)，不應(yīng)低于zui高運(yùn)行接電壓的100 %。

當(dāng)線路電抗與避雷器內(nèi)電阻的比值愈大時(shí)，則續(xù)流與電網(wǎng)電壓的相角差（郎拔流通過零值瞬簡(jiǎn)的電壓相角）愈大，遮斷續(xù)流時(shí)，電網(wǎng)恢復(fù)電壓升高速度就愈快，因此消弧就比較困難。根據(jù)分析，當(dāng)超過0.4時(shí)，續(xù)流與電壓就不能維持，同相關(guān)系，消弧就不可靠。I_CH系額定zui大續(xù)流（即相當(dāng)于線路電抗為零時(shí)的續(xù)流）；I_K3系避雷器安裝點(diǎn)的接地短路電流。相角差與的關(guān)系如圖3—45中曲線所示。由于電阻元件的非線性，a值愈小或I_CH/I_K3值下降，則續(xù)流波的尖峰越突出，同時(shí)電流趨于零的陡度愈緩慢，因此a值或I_CH/I_K3，值的下降，都有利于電弧的熄滅。

避雷器火花間隙的并聯(lián)電阻，可使恢復(fù)電壓的電場(chǎng)，平均分布在各個(gè)火花間隙之間，從而便于消弧?；鸹ㄩg隙絕緣強(qiáng)度的恢復(fù)，與通過續(xù)流的大小也有關(guān)系，續(xù)流大則間隙內(nèi)電離分子較多，絕緣恢復(fù)較慢；反之則較快。

近年來為了進(jìn)一步改善避雷器的沖擊特性，以及提高避雷器限制內(nèi)過電壓的能力，各國(guó)都在研究如何提高間隙的滅弧能力。新型的間隙結(jié)構(gòu)已經(jīng)制造出來，例如：磁吹間隙和氣吹間隙即是依靠電磁力或壓縮空氣來進(jìn)行滅弧的。有關(guān)磁吹避雷器的結(jié)構(gòu)和特性將在以后專門進(jìn)行介紹。

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