保护间隙的工作原理介绍

　　一、什么是保护间隙

　　所谓保护间隙，是由两个金属电极构成的一种简单的防雷保护装置。其中一个电极固定在绝缘子上，与带电导线相接，另一个电极通过辅助间隙与接地装置相接，两个电极之间保持规定的间隙距离。

　　二、保护间隙的特点

　　保护间隙是最简单经济的防雷设备。它的结构十分简单，成本低，维护方便，但保护性能差，灭弧能力小，容易造成接地或短路故障，引起线路开关跳闸或熔断器熔断，造成停电。所以对装有保护间隙的线路，一般要求装设自动重合闸装置或自动重合熔断器与它配合，以提高供电可靠性。

　　三、保护间隙的分类

　　保护间隙是一种简单的避雷器，按其形状可分为：角形、棒形、环形和球形等。

　　常用角形保护间隙如图所示：1、角形电极，2、主间隙，3、支柱绝缘子，4辅助间隙，5、电弧的运动方向。

　　四、保护间隙的结构和特性

　　保护间隙就是一种便携的间隙可调节的放电间隙，它由金属插夹、绝缘支杆、接地引流线、固定电极、可调电极等部分组成，其结构如图1所示。

　　在带电作业工作杆塔的相邻杆塔加装放电电压低于作业间隙放电电压的保护间隙，在过电压作用下先期放电可保护作业人员安全。另外，由于保护间隙在绝缘配合上限制了过电压的幅值，相当于排除了沿绝缘子串放电的不确定性。因此，加装保护间隙后不仅使作业间隙偏小的杆塔能满足带电作业安全要求，即使对于作业间隙较大的杆塔，也可以起到提高作业安全性的作用。我国研制的500kV紧凑型线路用保护间隙（图1），极间距离B=1.2m，垂直安装和水平安装在杆塔构架与导线之间时，测得其U50分别为735kV（标准偏差［σ］=3.3%）和742kV（［σ］=3.2%）。所以即使对横担或塔身的作业间隙减小至2.0m，放电路径也100%经由保护间隙放电，能可靠地保护作业人员。保护间隙的工频放电试验：间隙距离为1.2m时，3次放电的平均值为453kV，该值是500kV线路最大相电压Um=318kV的1.42倍，且4h无放电。保护间隙能长期耐受最大工作电压。保护间隙距离1.2m，作业人员对横担或塔身距离分别为2.0m、2.5m、3.0m时，作业点过电压低则保护间隙和作业间隙均不放电，作业点过电压高则只有保护间隙放电，作业间隙均不放电。模拟等电位作业、地电位采用操作杆作业、进入高电位作业（组合间隙、中间电位）等工况下的保护间隙（间隙距离仍为1.2m，升降法标准操作冲击40次）放电试验，100%经由保护间隙放电，无一通过作业间隙放电，有效地保护了作业人员的安全。这与前面试验结果相同。

　　保护间隙安装在作业杆塔的相邻杆塔上，保护间隙发生放电，其电弧并不能伤害到在另一基杆塔上作业的人员，跨步电压也不能伤害到在另一基杆塔地面上作业的人员，反而保护了这些作业人员。经验算，保护间隙的保护范围为1.7km，而实际线路最大跨距的相邻杆塔仅约为1km，所以在相邻杆塔安装保护间隙能可靠地保护作业杆塔人员安全。根据试验数据计算得到，不装保护间隙和安装保护间隙（间隙距离分别为1.1m、1.2m和1.3m）的危险率。对于同一作业间隙，在加装保护间隙后作业间隙放电危险率显著降低，明显提高了作业人员的安全性。紧凑型线路由于塔头尺寸较小，安全距离和组合间隙距离不够，给带电作业造成困难。经证明，500kV紧凑型线路加装保护间隙的带电作业方式是可行和安全的，在紧凑型线路、小塔窗线路、升压改造线路和其他无法满足规程规定的最小安全距离和组合间隙距离的线路上开展带电作业，必须加装保护间隙才能保证作业人员安全。

　　五、保护间隙的工作原理

　　在正常运行的情况下，间隙对地是绝缘的，而当架空电力线路遭受雷击时，间隙的空气被击穿，将雷电流泄入大地，使线路绝缘子或其他电器设备的绝缘不致发生闪络，起到了保护作用。

　　六、保护间隙的特点

　　保护间隙是最简单经济的防雷设备。它的结构十分简单，成本低，维护方便，但保护性能差，灭弧能力小，容易造成接地或短路故障，引起线路开关跳闸或熔断器熔断，造成停电。所以对装有保护间隙的线路，一般要求装设自动重合闸装置或自动重合熔断器与它配合，以提高供电可靠性。

　　七、保护间隙的弊端和使用限制

　　1、必须在相邻杆塔悬挂保护间隙《电力安全工作规程（电力线路部分）》（以下简称“安规”）要求保护间隙必须安装在作业杆塔相邻的杆塔上。这是因为保护间隙在动作（放电）时，在间隙间会产生很大的弧光，如果安装在作业杆塔上会伤及塔上作业人员，当放电电流经间隙流入地下时，跨步电压也会伤及地面作业人员。在实际操作时，保护间隙安装费时费力，因为高压或超高压线路都是跨山越岭，相邻两基杆塔往返路径有几公里，一些单位干脆不开展这项作业。

　　2、保护间隙动作后的可靠性分析

　　1）不退出自动重合闸（或直流自启动装置）

　　实验室试验结果表明，保护间隙动作的可靠性很高，放电几十次几百次没有损坏，而且放电的分散性很小。但实验室试验时试验变压器的电压很高而电流很小，而高压或超高压线路实际对地放电的电弧很大，所以笔者认为在高压或超高压线路导线对地放电后，保护间隙必被烧毁。保护间隙烧毁后，如果不退出自动重合闸（或直流自启动装置），此时若出现重合过电压，将会击穿作业间隙向人体放电。此外，保护间隙挂在导线上，二者间接触电阻较大，当有很大的对地电流流过时会发热，可能会烧伤甚至烧断导线。因此，安规要求安装保护间隙的作业要退出自动重合闸（或直流自启动装置）。

　　2）退出自动重合闸（或直流自启动装置）

　　自动重合闸（或直流自启动装置）是当线路发生瞬间故障（如风吹树木接近或碰到导线，导线风偏对周边接地物体的放电）时，再自动将线路重新投入运行，成功率高达80%～90%，因此使大量的瞬间故障不致演变成停电事故。自动重合闸（或直流自启动装置）退出后，线路失去了再重合成功的机会，瞬间故障变成了停电事故。