一．關(guān)于氧化鋅避雷器的國內(nèi)外研討發(fā)展

1.1概述

自從1967年日本發(fā)現(xiàn)氧化鋅壓敏特性以來，具有優(yōu)異非線性伏安特性的金屬氧化物電阻片及金屬氧化物避雷器迅速發(fā)展，在全球低壓、高壓及超高壓范疇的運用日益廣泛。近年來又不斷出現(xiàn)新的特征。

1.2氧化鋅避雷器在國外發(fā)展

1.2.1日本:最早研討與開發(fā)，發(fā)展較快又具特征。日本在避雷器開發(fā)方面具有以下幾點:

1)高梯度電阻片的開發(fā)

首要研討開宣告高梯度電阻片為上世紀九十年代中期。其梯度為400V/mm約是一般電阻片的兩倍，近年來研討已達600V/mm。這種高梯度電阻片，開始首要用于金屬關(guān)閉避雷器和油浸避雷器中，隨后用于一切的避雷器產(chǎn)品。第一臺運用高梯度電阻片的154kV金屬關(guān)閉避雷器作業(yè)已跨越六年，到現(xiàn)在選用高梯度電阻片的避雷器業(yè)已跨越5000相，作業(yè)狀況正常。

2)線路避雷器的開發(fā)

據(jù)了解，在日本輸電線路中發(fā)生的缺點超越對折是因為雷擊形成的。為了下降雷電災(zāi)禍，采取了多種對策，如下降接地電阻、架起維護線、維護角減小等等。運用金屬氧化物避雷器維護線路。于1980年開始，用在66kV和77kV體系現(xiàn)在已發(fā)展至500kV線路。線路避雷器絕大部分有空位，電壓等級會合在66kV和77kV體系。

近幾年的發(fā)展中看出，66-154kV線路裝置依然較多，產(chǎn)品是小型化后的簡潔型，便于裝置，也減低了本錢。鐵塔單方向全裝的狀況為多，這種緊湊結(jié)構(gòu)的簡潔線路避雷器值得咱們研討、學習。經(jīng)過計數(shù)器來核算發(fā)生缺點的狀況查詢了1903處桿塔、設(shè)備線路避雷器后，證明有97%的維護效果;其他查詢到53起設(shè)備了線路避雷器依然發(fā)生閃絡(luò)的狀況，標明是避雷器的串聯(lián)空位與絕緣子設(shè)備的維護空位絕緣協(xié)作不安穩(wěn)。其間，還有一起避雷器損壞事端。經(jīng)過13處桿塔20相避雷器的查詢66kV線路1999年到2001年3年的對比，未設(shè)備避雷器兩條線路發(fā)生閃絡(luò)12起，而設(shè)備避雷器兩條線路只發(fā)生閃絡(luò)5起，其間一條線路未發(fā)生閃絡(luò)。

1.2.2俄羅斯:國際上具有最高電壓等級的國家，1150kV線路于I977年初試作業(yè)。俄羅斯一方面是運用復(fù)合金屬氧化鋅避雷器及復(fù)合絕緣子的特征，發(fā)展了緊湊型線路方面的研討。再者其電阻片制造技能較一般，氧化鋅避雷器均選用電阻片并聯(lián)，其對電阻片并聯(lián)、避雷器電位散布及污穢功用等都很有研討。也正是因為后者，為我國制造商供給了不少商機。

1.2.3英國:由Tyco公司開發(fā)了系列多柱(四柱)并聯(lián)的避雷器。

英國這種并聯(lián)氧化鋅避雷器具有一系列一般單柱或多柱所不具有的電氣和機械功用，其共同的幾何一體化結(jié)構(gòu)帶來得均壓效果，不需要象平常的避雷器那樣專門考慮用均壓環(huán)來調(diào)整電位散布。

跨越10年在高壓/超高壓體系安穩(wěn)的作業(yè)資歷，證明了該系列并聯(lián)避雷器的規(guī)劃思路是可行的。雖然，其與慣例的，包括IEC所引薦的思路有顯著的不同。該產(chǎn)品與瓷套型以及非一體化的復(fù)合外套氧化鋅避雷器之間。以兩種不同的方法或角度，電場散布非?？拷岬刃Ｐ蛯嶒炞C明其內(nèi)部的容性和阻性電流也有顯著的優(yōu)勢。經(jīng)長時間作業(yè)實踐的檢測，成果閃現(xiàn)電阻片也沒有老化的狀況。從英國所作的作業(yè)來看，關(guān)于我國將來開發(fā)展發(fā)特高壓避雷器仍是具有參考含義的。

1.2.4其他國家和地區(qū)概略

德國(siemens)、瑞士(ABB)、芬蘭等國家及公司進行了復(fù)合外套避雷器長時間功用研討和探討:包括避雷器的污穢功用、外絕緣的長時間功用、密封功用等，也包括5000h的循環(huán)實驗。

瑞典(ABB)與荷蘭.(KEMA)對復(fù)合外套避雷器的短路實驗進行了研討，分析了短路電流預(yù)期缺點方式。實驗中試品的預(yù)處理，實驗條件及實驗方法等，對IEC標準主張的短路實驗也進行了分析，并提出了相應(yīng)的主張。

1.3國內(nèi)發(fā)展動態(tài)

國內(nèi)專注氧化鋅壓敏特性開發(fā)研討也是在上世紀六十年代晚期，七十年代進行了很多的科研基礎(chǔ)作業(yè)，至八十年代晚期前后兩次“兩部”避雷器作業(yè)查詢，金屬氧化物避雷器全面取代碳化硅避雷器已成定局。金屬氧化物避雷器經(jīng)兩部鑒定為八十年代中期國際先進水平。之后，國內(nèi)氧化鋅避雷器制造業(yè)迅猛發(fā)展，能夠用漫山遍野來描繪。國內(nèi)產(chǎn)品完全占據(jù)了國內(nèi)市場，一部分優(yōu)秀企業(yè)甚至走向了國際。九十年代中后期，線路避雷器快速發(fā)展。1997年第一臺500kV線路氧化鋅避雷器掛網(wǎng)作業(yè)(國內(nèi)第一臺220kV線路避雷器于1986年用于鎮(zhèn)江大跨距過江鐵塔瓷套型始裝于鐵塔的一個平臺上)。現(xiàn)在，750kV氧化鋅避雷器投入作業(yè)。

當然，咱們還有一些不成熟的當?shù)?/span>:

1)在電阻片研討方面雖然作了多年的作業(yè)，現(xiàn)在來看效果不太顯著特別是在高梯度研討方面。雖然出路光亮但有發(fā)展緩慢無顯著打破;

2)國內(nèi)的無序競賽，作業(yè)監(jiān)管束手無策，加之外資的涌入，僅有的出路只需靠與國際接軌，活躍迎戰(zhàn)國際競賽;

3)在線路避雷器開發(fā)方面，對線路的雷電過電壓研討方面不行深化，對線路避雷器的額定值的選取、避雷器能量吸收等的確認有待研討，對一些參數(shù)的不適當或許會使避雷器太粗笨，不利于實踐裝置運用、影響推行。這方面可多參看日本和俄羅斯的研討作業(yè)，進一步再發(fā)展一些基礎(chǔ)研討，增強線路避雷器開發(fā)、作業(yè)的效果。

4)關(guān)于復(fù)合外套氧化鋅避雷器，其長時間功用應(yīng)是咱們比較注重的問題。例如我國天然條件雜亂:南邊有颶風，北方有沙塵暴。因而，國內(nèi)在完善實驗研討條件，參看IEC標準發(fā)展一些研討作業(yè)(如5000h)的一起，主張積累作業(yè)的力氣。在國內(nèi)典型的地域比方高原、東南沿海，西北、東北、電氣化鐵道地道等狀況，建立長時間的天然老化、污穢站、對典型的復(fù)合外套避雷器絕緣子等發(fā)展研討，這樣就能夠進步作業(yè)在國際上的威望。使國內(nèi)的企業(yè)在國際上具有較強的競賽力。

基本原理和結(jié)構(gòu)

1氧化鋅避雷器作業(yè)原理

1.1避雷器的效果

避雷器的效果是約束過電壓以維護電氣設(shè)備。避雷器便是在線路或設(shè)備上人為地制造絕緣薄缺點即空位設(shè)備，空位的擊穿電壓比線路或設(shè)備的雷電沖擊絕緣水平低，在正常作業(yè)電壓下空位處于阻隔絕緣狀況，在過電壓下空位被擊穿接地，放電降壓起到維護線路或設(shè)備絕緣的效果。

1.2氧化鋅避雷器作業(yè)原理

氧化鋅避雷器是國際公認的今世最先進防雷電器。其結(jié)構(gòu)為將若干片ZnO閥片壓緊密封在避雷器瓷套內(nèi)。ZnO閥片具有非常優(yōu)異的非線性特性，在較高電壓下電阻非常小，能夠泄放很多雷電流，殘壓很低，在電網(wǎng)作業(yè)電壓下電阻很大，泄漏電流只需50—150uA，電流很小，可視為無工頻續(xù)流，這便是能夠做成無空位氧化鋅避雷器的原因。它對陡坡和雷電幅值相同有限壓效果，防雷維護功用完全是其杰出利益。在我國先出產(chǎn)運用的正是無空位氧化鋅避雷器，作業(yè)實踐標明，它有損壞爆炸率高，運用壽命短等缺點。究其原因，暫態(tài)過電壓接受能力差是其喪身缺點。而串聯(lián)空位氧化鋅避雷器仍有無空位氧化鋅避雷器的維護功用利益，一起有暫態(tài)過電壓接受能力強的特征，是一種志向的取長補短的產(chǎn)品，結(jié)合我國國情可在3—35kV體系串聯(lián)空位氧化鋅避雷器。

1.3線路氧化鋅避雷器防雷的基本原理

雷擊桿塔時，一部分雷電流經(jīng)過避雷線流到相臨桿塔，另一部分雷電流經(jīng)桿塔流人大地，桿塔接地電阻呈暫態(tài)電阻特性，一般用沖擊接地電阻來表征。雷擊桿塔時塔頂電位迅速行進，其電位值為Ut=iRd+Ldi/dt式中i—雷電流;Rd—沖擊接地電阻;Ldi/dt—暫態(tài)分量。

當塔頂電位ut與導線上的感應(yīng)電位U1的差值跨越絕緣子串50%的放電電壓(uso)時，將發(fā)生由塔頂至導線的閃絡(luò)。即Ut—U1>U50，假設(shè)考慮線路工頻電壓幅值Um的影響，則為Ut—U1+Urn>U50。因而．線路的耐雷水平與3個重要因素有關(guān)，即線路絕緣子的50%放電電壓、雷電流強度和塔體的沖擊接地電阻。一般來說，線路的50%放電電壓是必定的，雷電流強度與地理位置和大氣條件相關(guān)，不加裝避雷器時。行進輸電線路耐雷水平往往是選用下降塔體的接地電阻。在山區(qū)，下降接地電阻是非常困難的，這也是為什么輸電線路屢遭雷擊的原因。

加裝氧化鋅避雷器往后，當輸電線路遭受雷擊時，雷電流的分流將發(fā)生改動，一部分雷電流從避雷線傳人相臨桿塔，一部分經(jīng)塔體入地，當雷電流跨越必定值后，避雷器動作加入分流。大部分的雷電流從避雷器流入導線，傳播到相臨桿塔。雷電流在流經(jīng)避雷線和導線時，因為導線間的電磁感應(yīng)效果，將分別在導線和避雷線上發(fā)生耦合分量。

因為避雷器的分流遠遠大于從避雷線中分流的雷電流，這種分流的耦合效果將使導線電位行進，使導線和塔頂之間的電位差小于絕緣子串的閃絡(luò)電壓，絕緣子不會發(fā)生閃絡(luò)。因而，線路避雷器具有很好的鉗電位效果，這也是線路避雷器進行防雷的顯著特征。以往輸電線路防雷首要選用下降塔體接地電阻的方法，在平原地帶相對較簡略，關(guān)于山區(qū)桿塔，則往往在4個塔腳部位選用較長的輻射地線或打深并加降阻劑。以添加地線與土壤的觸摸面積下降電阻率，在工頻狀態(tài)下接地電阻會有所下降。但遭受雷擊時，因接地線過長會有較大的附加電感值，雷電過電壓的暫態(tài)分量Ldi/dt會加在塔體電位上，使塔頂電位大大行進，更簡略形成塔體與絕緣子串的閃絡(luò)，反而使線路的耐雷水平下降，因為線路避雷器具有鉗電位效果。對接地電阻要求不太嚴厲，對山區(qū)線路防雷比較簡略結(jié)束，實踐證明加裝線路避雷器對防雷效果是非常顯著的。

2線路氧化鋅避雷器的結(jié)構(gòu)

現(xiàn)在的線路氧化鋅避雷器分為無空位帶脫離器結(jié)構(gòu)及帶串聯(lián)空位結(jié)構(gòu)兩種。2.2.1無空位帶脫離器結(jié)構(gòu)氧化鋅避雷器

圖2為無空位帶脫離器的結(jié)構(gòu)。避雷器經(jīng)過高壓接線夾接在高壓線上，下接脫離器，脫離器與地之間用軟電纜聯(lián)接，避免脫離器受力，中心用接地絕緣子過渡固定，并接監(jiān)測器。當避雷器發(fā)生缺點時，脫離器用來將避雷器與體系脫離，以防體系發(fā)生永久性缺點，并給出缺點避雷器的顯著指示。正常作業(yè)狀態(tài)下和電站型沒有太大不同，受污穢影響較小，在正常作業(yè)中長時間荷電，修理和監(jiān)測作業(yè)量較大。

2.2帶串聯(lián)空位結(jié)構(gòu)氧化鋅避雷器

分為純空間空位和復(fù)合絕緣子固定空位兩種，其結(jié)構(gòu)如圖3。復(fù)合絕緣子固定空位結(jié)構(gòu)即是把兩個環(huán)狀空位用一段復(fù)合絕緣子固定，并與避雷器本體串聯(lián)。利益是空位與避雷器本體構(gòu)成一個全體，可便利地以任何角度設(shè)備在不同桿塔上，維護和替換較為便利。避雷器本體與高壓導線用空位阻隔，正常作業(yè)中基本不荷電，阻性電流和功率損耗極小，避雷器電阻片不存在老化問題，有利于延伸避雷器的壽數(shù)，設(shè)備、維護便利。純空間空位結(jié)構(gòu)則補償了無空位避雷器正常作業(yè)中長時間荷電和復(fù)合絕緣子固定空位結(jié)構(gòu)受污穢影響較大的缺點，設(shè)備難度較大。

首要功能與特征

1氧化鋅避雷器的首要功能

1.1氧化鋅避雷器作業(yè)中出現(xiàn)的問題

據(jù)資料從氧化鋅避雷器作業(yè)在110KV母線上發(fā)生的事端來看，均為氧化鋅避雷器本體爆炸，其作業(yè)壽數(shù)最長達110個月。最短的僅有11個月，從作業(yè)時間上、設(shè)備的環(huán)境、氣候、及出產(chǎn)廠，對損壞的氧化鋅避雷器進行技能分析。構(gòu)成氧化鋅避雷器作業(yè)中爆炸的原因可歸納如下幾項:

(1）氧化鋅避雷器的密封問題:氧化鋅避雷器密封老化問題，首要是出產(chǎn)廠選用的密封技能不完善，或選用的密封材料抗老化功用不安穩(wěn)。在溫差改動較大時或作業(yè)時間挨近產(chǎn)品壽數(shù)后期，構(gòu)成其密封不良然后使潮氣浸入，構(gòu)成內(nèi)部絕緣損壞，加速了電阻片的劣化而引起爆炸。

(2）電阻片抗老化功能差:在氧化鋅避雷器作業(yè)在其產(chǎn)品壽數(shù)的后期，電阻片劣化構(gòu)成走漏電流上升，甚至構(gòu)成與瓷套內(nèi)部放電，放電嚴峻時避雷器內(nèi)部氣體壓力和溫度急劇增高，而引起氧化鋅避雷器本體爆炸，內(nèi)部放電不太嚴峻時可引起體系單相接地。

1.2處理氧化鋅避雷器作業(yè)問題的要害技能方法

針對氧化鋅避雷器幾回事端分析的定論，要保證氧化鋅避雷器在電網(wǎng)上安全牢靠作業(yè)，應(yīng)采納以下方法:

(1）規(guī)劃選型

在規(guī)劃選型上，應(yīng)首選有多年安穩(wěn)作業(yè)實踐的產(chǎn)品，在選擇出產(chǎn)廠時，應(yīng)選擇有先進的工藝設(shè)備和完善的檢測方法的出產(chǎn)廠，才調(diào)保證所選用的氧化鋅避雷器具有高的抗老化、耐沖擊功用，以使在產(chǎn)品的壽數(shù)周期內(nèi)安穩(wěn)作業(yè)。

(2）防污計劃

選用必要的避雷器瓷套的防污方法，如守時清掃或涂以防污閃硅油。在氧化鋅避雷器選型上選用防污瓷套型的氧化鋅避雷器。

(3）技能管理

加強對氧化鋅避雷器的技能管理作業(yè)，即對作業(yè)在電網(wǎng)上的每一只氧化鋅避雷器建立技能檔案，對出廠陳述、守時測試陳述及在線監(jiān)測儀的作業(yè)記載均要存人技能檔案，直至該避雷器退出作業(yè)。據(jù)國外有關(guān)技能資料核算，氧化鋅避雷器損壞的原因有雷電和操作過電壓，受潮、污閃、體系條件、自身缺點等，但仍有必定份額損壞的原因不詳，故仍有其在作業(yè)中對事端原因不明確的問題。又因氧化鋅避雷器的劣化速度的離散性，及雷電、操作過電壓、諧波、作業(yè)環(huán)境等的隨機性，都決定著氧化鋅避雷器的安全作業(yè)的牢靠性，故需在往后的作業(yè)實踐中去研討、實驗、探究和總結(jié)，以使得其在作業(yè)中的不安全要素可得以防備和完善。

2氧化鋅避雷器的特征

2.1氧化鋅避雷器的優(yōu)勢

(1)具有完全的防雷功用，即對雷電陡波和雷電幅值相同有限壓防護效果。

(2)防雷維護效果不會構(gòu)成電力網(wǎng)接地缺點或相間短路缺點。

(3)防雷維護效果不應(yīng)有短路電流或工頻續(xù)流等工頻動力影響。

(4)動作特性應(yīng)具有長時間作業(yè)安穩(wěn)性，免受暫態(tài)過電壓危害。

(5)具有接連雷電沖擊維護能力。

(6)有較小的外形尺寸，小型化輕量化更便于室內(nèi)手車柜運用。

(7)具有20年以上運行壽數(shù)。

(8)能趁便脫離器監(jiān)察作業(yè)工況，當其失效時主動退出作業(yè)。

3.2.2

氧化鋅避雷器缺點

氧化鋅避雷器的損壞首要是會發(fā)生爆炸和簡單老化。老化引起的損壞很少，而爆炸事端則時有發(fā)生，且發(fā)生率較高，嚴峻的影響到了電網(wǎng)體系的供電。僅以1996年核算，作業(yè)35kv及以上的避雷器共1910相，預(yù)試中發(fā)現(xiàn)損壞的48相，作業(yè)中發(fā)生損壞的有15相，共發(fā)現(xiàn)損壞的避雷器63相(其間國產(chǎn)55相，進口8相)，損壞率為3.3%。發(fā)生爆炸事端的設(shè)備特征有:①既有大型骨干廠出產(chǎn)的也有小廠出產(chǎn)的:②既有國產(chǎn)的也有進口;③既有發(fā)生在雷雨天，也有發(fā)生在晴天的;④既有發(fā)生在操作時，也有發(fā)生在無操作時的;⑤既有發(fā)生在中性點非直接接地體系的，也有發(fā)生在中性點直接接地體系的。

從各方面查詢的分析標明，氧化鋅避雷器爆炸事端原因69%為制造質(zhì)量問題。25%為作業(yè)不當，6%為選型不當而構(gòu)成的。而保存欠好導致內(nèi)部受潮直接影響產(chǎn)品質(zhì)量，是引起氧化鋅避雷器爆炸事端的首要原因。

4展望

未來20年，國際范圍內(nèi)化石類礦藏燃料仍為國際首要動力(約占80%)。圍繞著以高效、節(jié)能、壞保為主題，行進動力運用功率，維護生態(tài)環(huán)境和發(fā)展習慣各類現(xiàn)代技能市場需求的新式輸變(配)電配備，都將是電力動力配備之一的高壓電氣設(shè)備的技能發(fā)展趨勢。

我國電力設(shè)備將來會朝著一下方向發(fā)展:

*超特高壓、大容量技能與配備研發(fā)超、特高壓電氣設(shè)備是現(xiàn)在電氣設(shè)備制造業(yè)的火急使命。*小型化、緊湊型設(shè)備經(jīng)過產(chǎn)品優(yōu)化規(guī)劃、元件小型化、功用復(fù)合集成及新技能的運用等技能方法，使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊，體積縮小，結(jié)束產(chǎn)品小型化，節(jié)能、減材、低耗。一起，也削減了設(shè)備占地面積。

*環(huán)境習慣性、協(xié)和諧維護類設(shè)備環(huán)境維護問題已成為全社會遍及注重的問題，產(chǎn)品不只需能夠安穩(wěn)作業(yè)，還要同四周環(huán)境合作、協(xié)調(diào)一致，盡量削減或不對環(huán)境發(fā)生影響，包括空氣污染、電磁污染和噪聲污染等。

*高牢靠、少(免)維護設(shè)備高牢靠、少(免)維護是保證電力體系及其電氣設(shè)備與人身安全，行進供電質(zhì)量及功率的重要保證。

*智能化技能設(shè)備電氣配備的智能化便是進行電器設(shè)備二次技能現(xiàn)代化。結(jié)束一、二次融合不只可對電氣設(shè)備進行在線檢測、作業(yè)狀況監(jiān)視、分析判別、操控和維護，還可結(jié)束設(shè)備的智能(受控)操作等。不只需開發(fā)智能化單元，還要開發(fā)適宜智能測控的開關(guān)設(shè)備，一起具有更高的操作牢靠性和特性精度。

*加強設(shè)備實驗技能研討電氣設(shè)備是保證電力體系安全作業(yè)至關(guān)重要的輸變電設(shè)備。而電氣設(shè)備自身的技能功用和產(chǎn)品質(zhì)量牢靠性水平，只需經(jīng)過對產(chǎn)品進行各類實驗研討才調(diào)對其做出全面、科學的評價。

關(guān)于氧化鋅非線性電阻片的發(fā)展，為了習慣氧化鋅避雷器超高電壓、小型化、直流輸電及安全化的需求，添加新的元素(如稀土元素)、優(yōu)化工藝和配方、運用新的設(shè)備等來行進閥片的電位梯度、下降殘壓、行進通流容量及改善老化功用等。一起開發(fā)適宜直流輸電用的直流用氧化鋅非線性電阻片和稀土元素系列閥片。

跟著電力需求的迅速添加和電源太規(guī)?；白冸娬镜挠杏眠\用空間，一起為了處理由此發(fā)生的電力體系問題，氧化鋅避雷器向大容量小型化、特高電壓化、直流輸電及稀土系列MOA方向發(fā)展。

特高電壓輸電在我國勢在必行，我國已結(jié)束1000kV電壓等級的特高壓輸電。因而，咱們可進行特高壓MOA、直流MOA及高電位梯度高功用MOA閥片等研討作業(yè)，以滿足國內(nèi)電力體系的需求．縮小MOA技能與國際先進水平的差距。

跟著科技的發(fā)展，避雷器定會向著作業(yè)安全牢靠、實驗方法簡略、動作準確率高的方向發(fā)展。