韦松直
摘要：电力系统中，为了满足电力的稳定和安全，给用户良好质量的电力，防雷拥有举足轻重的意义。防雷可防止雷电过电压对人身或设备产生危害，满足电力系统或电气设备的安全运行，提供更稳定安全的供电，防雷可减少电力在传输途中受到雷电的影响，保证电力系统的稳定，提供给用户质量优良的电力。本文引王巨丰教授的喷射气流灭弧防雷间隙装置讲述新的防雷方式。
关键词：间隙防雷；气流灭弧；防雷装置
雷电一般在对流发展旺盛的积雨云中产生，其对流等过程产生电荷，上部以正电荷为主，下部以负电荷为主，上、下部形成电位差。当电位差达到一定程度，产生放电，这就是常见的闪电现象。雷电的种类有直击雷、雷电波侵入、过电压、内部过电压、雷电反击。雷电对大地和大地上的突出物体的放电，会对物体或者人身产生危害，特别是对电力系统而言，就有十分的严重，因此，防雷在电力系统中就拥有非常重要的意义。
1雷电的种类
（1）直击雷是带电云层与大地、建筑物、防雷装置或其它物体之间发生的迅速放电现象；（2）雷电波侵入是指由于架空线路或金属管道对雷电的传导的作用；（3）感应过电压，雷电过程中，其通道周围电磁场剧烈变化而在相邻近的线路上或电力设备上感应出的过电压；（4）内部过电压是指电力系统内部由于故障、断路器操作或其它因素使電力线路或都设备回路上引起的电磁能相互转换与传递而引起的电压升高过程；（5）雷电反击指的是遭受直击雷的金属，金属引雷电进入大地时，在它的接地导体上会产生超高的电压，这个电位差引起闪络，这一放电的现象叫雷电反击。
2防雷的理念及特点
在电力系统中，雷击造成绝缘击穿事故占大多数，而其中的大部分雷击都集中在架空输电线路上，雷电通过输电线路传送到发电厂或变电站，也会给发电厂或变电站带来一定的影响。为了防止雷电直击线路和击穿绝缘，我国采取了一系列防雷措施，其防雷的理念大体分为建弧抑制和闪络抑制两部分[2]。
2.1建弧抑制
现代建弧抑制的主要避雷方式有消雷，安装避雷针、引下线、接地，屏蔽和灭弧。
（1）消雷就是在保护的范围内没有雷电的击闪，如半导体消雷器；（2）避雷针又名防雷针，避雷针可以引导雷电向避雷针放电，再通过接地引下线和接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护物体免遭雷击；（3）屏蔽是在电力传输的过程对电力线路进行屏蔽，一是在电力线路外包敷一层屏蔽层，=将线路直接铺设在远离雷击的地方，最常用的方法是埋设地下电力线缆；（4）在建弧过程中灭弧，灭弧过后，间隙之间介质、绝缘器材恢复原本的强度。
2.2闪络抑制
闪络是指固体绝缘子周围的气体或液体电介质被击穿时，高电压沿固体绝缘子表面放电的现象，通过抑制绝缘子表面闪络的产生来保护设备。
3防雷的技术措施及特点
防雷技术就是要求防止和保护对人物不受雷击，在各种可能传输和感应雷电的路径上实施防雷措施，防止雷电对电气设备和系统的损害，保证人、电气设备的安全。现阶段电力系统中的主要防雷技术措施及特点有：
3.1架设避雷线
在导线上方，架设避雷线来防止雷击。避雷线能防止雷电直击导线，避雷线在线路最顶端，雷电会首先击中避雷线，通过引下线、接地等导入大地，线路遭受直击雷影响。一般防雷线路长，其直接或间接地增加电网建设、维护成本。
3.2架设耦合地线
在导线下面架设耦合地线，通过耦合作用，降低绝缘子串上的电压。线路架设耦合地线一般只适用于丘陵、山区、跨越档和降低杆塔接地电阻困难的地区。
3.3降低输电线路接地电阻
降低输电线路接地电阻可以降低雷击输电线路杆塔时的对地电位，防止雷电反击。降低杆塔接地电阻对杆塔材质和新技术有较高要求.需要投入人力和财力较多，更换杆塔成本高。
3.4安装线路避雷器
线路避雷器与线路绝缘子并联，通过残压的钳电位防止绝缘子闪络，吸收过电压的能量，保证线路的绝缘。线路避雷器投资较大，因此主要安装在线路运行工况复杂、雷电活动强烈、易遭受感应雷等过电压的地点。
4现阶段防雷的效果及原因
输电线在绝缘水平和耐雷击能力都比较低路，雷击跳闸事故大多数也都是由输电线路引起。在国内高压输电线路跳闸事故中，约占总跳闸事故60%的事故都是由雷击引起的线路跳闸事故；在国外输电线路中，雷电引起的事故一般也占总事故的50%以上，雷击严重影响高压输电线路安全运行[3]。从上面数据可以看出，现阶段防雷的效果仍然不太理想，其防雷措施的防雷效果也会受线路的耐雷水平、线路匹配和降低雷击跳闸率影响，同时，还受到防雷器材和防雷安装成本的影响，防雷效果一直很难得到有效提升。
5喷射气体灭弧防雷间隙装置
现阶段输电线路的防雷措施一般是是装设消弧线圈，允许线路上一定数量绝缘子串闪络，同时利用自动重合闸来消除闪络事故实现防雷效果，但效果都不太理想。为了对电力系统防雷水平进行提高，在广西大学电气工程学院王巨丰教授带领下不断研究下，研制出的新型防雷装置——喷射气体灭弧防雷间隙装置。
5.1防雷原理
目前并联间隙防雷装置中，通常以增加绝缘子串长度来增加爬电距离，这种方式致使保护间隙灭弧能力降低，电弧时间较长，长时间的电弧容易烧坏间隙金属，甚至会烧断输电线路，提高线路故障率，降低输电线路供电的稳定性。因此，根据“疏导型”防雷理念，研制出了一种喷射气体灭弧防雷间隙装置，其设计理念是抑制闪络率，基于间隙防雷而抑制工频电弧建弧率来达成防雷的目的。
在雷电直接击中输电线路时，因雷电的高电压，造成绝缘子串发生闪络现象时，雷电流数十微秒内就可以大量能量施放，工频电流经过雷电流放电通道进入大地，造成线路跳闸。在输电线路遭受雷击时，工频续流电流有数次过零点，装置在电流为零的时间内，以装置与绝缘子串并联防雷间隙来定位雷电冲击放电路径，引电流击穿，在放电路径引喷射气体吹断电弧。放电路径在强气流作用下，移除路径上电弧的电离产物，冷却电弧温度，在强大的气流冲击下，电弧等离子也会被拉长，无法维持热游离状态，在继电保护动作响应之前，快速熄灭雷电击穿后空气间隙工频续流电弧，防止重燃，疏导雷电间隙工频续流电弧，切断工频续流电弧，达到灭弧的功能。同时，喷射气体灭弧防雷间隙装置还能将雷电荷引导入大地之中，使输配电线路雷击闪络也不会跳闸，在降低保护动作产生的雷击跳闸率的同时又能保护绝缘子串和输电线路安全，提高电力系统供电稳定和可靠性。
