避雷器在電網中的應用與安裝實務

在現代化的電力網絡中，持續且穩定的供電是工業運作和城市發展的基石。然而，電力系統時刻面臨著來自雷擊（外部過電壓）和系統操作（內部過電壓）的雙重威脅。這些瞬時的電壓衝擊，足以導致昂貴的輸變電設備（如變壓器、斷路器）絕緣擊穿，造成永久性損壞與大範圍停電。

因此，避雷器（Surge Arrester）被譽為電力系統的心臟保護神。它與接地設備和避雷針共同構成了多重防護體系。本文將深入解析避雷器在輸變電設備保護中的核心作用、不同的技術類型，以及專業的安裝實務，幫助企業全面提升電力系統的安全設備等級與運營可靠性。

一、避雷器：電力系統的「壓力閥」原理與重要性

雖然避雷針負責引導直擊雷，但避雷器的使命則更為精細：它負責吸收和抑制作用於輸變電設備端子上的各種瞬時過電壓。

1. 避雷器的工作原理：

避雷器的核心組件是金屬氧化物變阻器（Metal Oxide Varistor, MOV）。

• 正常運行時： 當系統電壓處於正常工作電壓時，MOV呈現極高的電阻，幾乎沒有電流流過。

• 發生過電壓時： 一旦電壓超過避雷器的放電閾值（動作電壓），MOV電阻會瞬間急劇下降，形成一條低阻抗通道。這條通道能迅速將過電壓產生的巨大能量（衝擊電流）導向接地設備，保護後端的輸變電設備。

• 恢復正常時： 在過電壓消失後，MOV的電阻會立即恢復到高阻狀態，停止續流，系統恢復正常運行。

2. 避雷器保護的範圍：

避雷器是對抗感應雷和系統內部操作過電壓的利器。它直接安裝在需要保護的輸變電設備（如變壓器套管、開關設備）的附近，是保護設備絕緣層不被擊穿的最有效安全設備。

二、避雷器的選型與安裝：確保最佳防護效果

正確的避雷器選型和安裝位置，直接影響其保護效果。

1. 選擇標準：參照系統電壓與能量等級

• 額定電壓： 避雷器的額定電壓必須與系統的最大持續運行電壓相匹配。

• 最大持續運行電壓 (MCOV)： 這是避雷器能夠長期承受的最高工頻電壓，是選型中最關鍵的參數之一。

• 公稱放電電流： 決定避雷器能夠吸收的雷電或操作過電壓能量等級。對於重要的輸變電設備，通常選用更高公稱放電電流的避雷器。

2. 安裝位置的實務要求：

避雷器必須盡可能靠近被保護的設備端子（如變壓器套管），以最大限度地減少連接導線的長度。因為導線的長度會引入電感，在衝擊電流下產生「殘壓」，如果殘壓過高，仍可能造成設備損壞。專業的安全設備安裝要求，是將連接線路做到最短直徑。

三、接地設備的協同作用：系統可靠性的最終保障

避雷器的有效性100% 依賴於其背後的接地設備。如果接地系統不良，衝擊電流將無法迅速安全地釋放入大地，反而會在接地設備處造成「地電位反擊」。

1. 低電阻接地網的基礎：

在變電站等關鍵電力設施中，必須構建低阻抗、大面積的接地設備網絡（接地網）。這個網絡必須達到極低的接地電阻值，確保避雷器釋放的巨大雷電能量能夠快速耗散。

2. 接地網與避雷器的連接：

避雷器的接地端子必須採用最短、最直接的路徑與主接地網連接。任何不必要的繞線或高電阻連接，都會導致避雷器的殘壓升高，最終無法有效保護輸變電設備。

3. 定期測量與維護：

專業的接地設備安裝後，仍需要定期（例如每年）利用輸電工具測量其接地電阻。土壤的濕度、腐蝕狀況等都會影響接地電阻。任何阻值的上升，都意味著系統防護能力的下降。

四、全面防護：避雷針、避雷器與接地系統的整合

在電力系統的可靠性設計中，避雷針、避雷器和接地設備三者必須整合為一個有機的整體，形成三級防護體系：

1. 第一級（外部防護）： 避雷針和避雷線，主要防禦直擊雷，引導大部分能量至大地。

2. 第二級（內部防護）： 避雷器，主要防禦感應雷和操作過電壓，將剩餘衝擊能量導向大地。

3. 第三級（基礎保障）： 接地設備（接地網），是所有防雷、保護電流的最終歸宿，必須確保低阻抗和安全電位。

透過這種系統化的設計與安裝實務，企業能顯著減少因雷擊或過電壓引起的非計劃停機時間，保障核心輸變電設備的長期穩定運行。

結語：為電力系統穿上「防護甲」

在當今對電力穩定性要求極高的環境下，投資於高品質的避雷器、專業的安裝服務，以及嚴謹的接地設備維護，是企業維持競爭力的必要投入。這不僅是技術標準的遵守，更是對資產安全與業務連續性的主動守護。

 

Q1：避雷針和避雷器的主要功能有何不同？它們可以互相替代嗎？

A： 它們不能互相替代，而是協同工作。避雷針（或避雷線）屬於外部防雷，主要功能是引導直擊雷電流至大地。而避雷器則屬於內部防護，主要功能是吸收和抑制作用於輸變電設備端子上的瞬時過電壓（包括感應雷和操作過電壓），保護設備絕緣，使其不被擊穿。

Q2：為什麼說避雷器的性能優劣 100% 依賴於接地設備？

A： 避雷器的工作原理是透過形成一條低阻抗通道，將巨大的衝擊電流導向大地。如果接地設備（接地網）的電阻過高或連接不良，這條通道的阻抗就會增加，導致電流無法快速釋放，殘餘電壓升高，依然可能損壞輸變電設備。因此，低阻抗的接地設備是避雷器發揮保護作用的關鍵基礎。

Q3：在安裝避雷器時，為什麼要強調連接導線的長度？

A： 在高頻率的過電壓衝擊下，即使是很短的連接導線也會因為其電感效應而產生額外的電壓（即殘壓）。導線越長，產生的殘壓越高。如果這個殘壓加上避雷器本身的殘壓，超過了被保護輸變電設備的絕緣耐受能力，設備仍然會被擊穿。因此，專業的安全設備安裝必須將避雷器盡可能靠近設備，並使用最短、最直的導線連接。