图解机电——接闪器（接闪针、接闪线、接闪器）的原理及试验

一、教材知识点：摘自《1H411020机电工程常用工程设备》

（二）发电厂和变电站的防雷措施（P85）

1.采用接闪针和接闪线预防直击雷。发电厂和变电站的所有设备均处于接闪针、接闪线的保护范围内。

2.利用接闪器来限制入侵雷电波的过电压幅值。变电站通常采用阀型接闪器。发电厂采用金属氧化物接闪器。

3.在靠近变电站的进线，必须架设1~2km的接闪线保护，用于限制流经接闪器的雷电流和限制入侵波的陡度。

（二）接闪器的试验（P85）

1.测量接闪器的绝缘电阻。

2.测量接闪器的泄漏电流、磁吹接闪器的交流电导电流、金属氧化物接闪器的持续电流。

3.测量金属氧化物接闪器的工频参考电压或直流参考电压，测量FS型阀式接闪器的工频放电电压。

二、补充知识点

1、接闪针。

又名防雷针、接闪杆、避雷针，是用来保护建筑物、高大树木等避免雷击的装置。

在被保护物顶端安装一根接闪器，用符合规格导线与埋在地下的泄流地网连接起来。避雷针规格必须符合国家标准，每一个防雷类别需要的避雷针高度规格都不一样。当雷云放电接近地面时它使地面电场发生畸变。在避雷针的顶端，形成局部电场集中的空间，以影响雷电先导放电的发展方向，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。

2、接闪线

接闪线是悬空架设在输电线路的上方，称之为接闪线；OPGW光缆，Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire（也称光纤复合架空地线）。把光纤放置在架空高压输电线的地线中，用以构成输电线路上的光纤通信网，这种结构形式兼具地线与通信双重功能，一般称作OPGW光缆

OPGW光缆由于有金属导线包裹，使光缆更为可靠、稳定、牢固，由于架空地线和光缆复合为一体，与使用其他方式的光缆相比，既缩短施工工期又节省施工费用。另外，如果采用铝包钢线或铝合金线绞制的OPGW，相当于架设了一根良导体架空地线，可以收到减少输电线潜供电流、降低工频过电压、改善电力线对通信线的干扰及危险影响等多方面的效益。由于光纤具有抗电磁干扰、自重轻等特点，它可以安装在输电线路杆塔顶部而不必考虑最佳架挂位置和电磁腐蚀等问题。因而，OPGW具有较高的可靠性、优越的机械性能、成本也较低等显著特点。这种技术在新敷设或更换现有地线时尤其合适和经济。

3、接闪器

简单来说，避雷针和避雷线都是用来防止雷电直击的，根据保护范围的不同会有不同的应用场合，其中避雷线常用与架空线路和大型建筑群。但即使是有避雷针或者避雷线也无法完全避开雷电，雷电有一定概率绕开避雷针（线）击中输电线路，即绕击。

当线路因为绕击等因素产生过电压的时候，和线路相连的发电厂、发电站和相关设备都会有危险，这个时候就需要避雷器（接闪器）了，避雷器在正常情况下是绝缘的，但是当线路上出现过雷击过电压的时候就会导通放电来降低过电压，当过电压消失之后又会恢复绝缘。

接闪器（避雷器）用于保护电气设备免受雷击时高瞬态过电压危害，并限制续流时间，也常限制续流幅值的一种电器。避雷器有时也称为过电压保护器，过电压限制器

（1）磁吹接闪器

磁吹避雷器主要由主火花间隙、磁吹线圈、分路电阻、辅助间隙、阀片电阻、瓷套管等元件组成，其中阀片电阻用碳化硅（SiC）烧结而成。对于电压等级较高的磁吹避雷器，由于器身较高，杂散电容大，整体电位分布不均匀，为了改善电压分布，在避雷器顶端装有均压环。

1-主火花间隙；2-磁吹线圈；3-分路电阻；4辅助间隙；5-阀片电阻

主要测量磁吹接闪器的交流电导电流。

（2）金属氧化物接闪器

氧化锌避雷器是一种保护性能优越、质量轻、耐污秽、性能稳定的避雷设备。它主要利用氧化锌良好的非线性伏安特性，使在正常工作电压时流过避雷器的电流极小（微安或毫安级）；当过电压作用时，电阻急剧下降，泄放过电压的能量，达到保护的效果。这种避雷器和传统避雷器的差异是它没有放电间隙，利用氧化锌的非线性特性起到泄流和开断的作用。

依照《金属氧化物避雷器通用技术规范》规定，金属氧化物避雷器的检测项目共6项，分别为1）绝缘电阻；2）直流U1mA及0.75U1mA下的泄漏电流；3）运行电压下的交流泄漏电流；4）工频参考电流下的工频参考电压；5）底座绝缘电阻；6）检查放电计数器动作情况。

还有：直流参考电压和持续电流。

（3）FS型阀式接闪器

阀型避雷器由火花间隙及阀片电阻组成，阀片电阻的制作材料是特种碳化硅。利用碳化硅制作的阀片电阻可以有效地防止雷电和高电压，对设备进行保护。当有雷电高电压时，火花间隙被击穿，阀片电阻的电阻值下降，将雷电流引入大地，这就保护了线缆或电气设备免受雷电流的危害。在正常的情况下，火花间隙是不会被击穿的，阀片电阻的电阻值较高，不会影响通信线路的正常通信。

阀式避雷器主要由封闭在瓷套中、相互串联的火花间隔及非线性电阻构成，火花间隙能在遇到过电压时被击穿放电，在正常运行的工频电压下起着将电源与非线性电阻相互隔断的作用。非线性电阻在过电压时能吸收过电压能量以限制放电电压下的残压，和起着限制工频续流的作用。

测量FS型阀式接闪器的工频放电电压。

4、什么是泄漏电流、电导电流、持续电流

（1）泄漏电流：

绝缘体是不导电的，但实际上几乎没有什么一种绝缘材料是绝对不导电的。任何一种绝缘材料，在其两端施加电压，总会有一定电流通过，这种电流的有功分量叫做泄漏电流，而这种现象也叫做绝缘体的泄漏。

在电场作用下，绝缘材料一般都会有泄漏电流产生。泄漏电流越大，越容易产生热击穿，所以电机出厂检验时，对耐压试验都有泄漏电流不大于多少数值的要求。泄漏电流是绝缘材料内电导电流、电容充放电电流、吸收电流三种电流的总称。

电导电流包括两部分：一部分是沿绝缘体表面产生的电流，一部分足绝缘体内的离子电流。

电容充放电电流是绝缘体形状、几何尺寸和性质产生电容在交变电场下形成的充放电电流。

吸收电流则是介质在交变电场下反复极化产生的电流。

（2）电导电流：

在电介质内部或多或少存在数量很少的带电粒子，它们在电场作用下（当加上电压后）会不同程度地作定向移动而形成传导电流，即电导电流。

（3）持续电流：

避雷器的持续电流，是在持续运行电压下流过避雷器的电流，以峰值或有效值表示。