一．關于氧化鋅避雷器的國內外研討發展

1.1概述

自從1967年日本發現氧化鋅壓敏特性以來，具有優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。近年來又不斷出現新的特征。

1.2氧化鋅避雷器在國外發展

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

1)高梯度電阻片的開發

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閉避雷器和油浸避雷器中，隨后用于一切的避雷器產品。第一臺運用高梯度電阻片的154kV金屬關閉避雷器作業已跨越六年，到現在選用高梯度電阻片的避雷器業已跨越5000相，作業狀況正常。

2)線路避雷器的開發

據了解，在日本輸電線路中發生的缺點超越對折是因為雷擊形成的。為了下降雷電災禍，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體系現在已發展至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。

近幾年的發展中看出，66-154kV線路裝置依然較多，產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，這種緊湊結構的簡潔線路避雷器值得咱們研討、學習。經過計數器來核算發生缺點的狀況查詢了1903處桿塔、設備線路避雷器后，證明有97%的維護效果;其他查詢到53起設備了線路避雷器依然發生閃絡的狀況，標明是避雷器的串聯空位與絕緣子設備的維護空位絕緣協作不安穩。其間，還有一起避雷器損壞事端。經過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，未設備避雷器兩條線路發生閃絡12起，而設備避雷器兩條線路只發生閃絡5起，其間一條線路未發生閃絡。

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。俄羅斯一方面是運用復合金屬氧化鋅避雷器及復合絕緣子的特征，發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，其對電阻片并聯、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公司開發了系列多柱(四柱)并聯的避雷器。

英國這種并聯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構帶來得均壓效果，不需要象平常的避雷器那樣專門考慮用均壓環來調整電位散布。

跨越10年在高壓/超高壓體系安穩的作業資歷，證明了該系列并聯避雷器的規劃思路是可行的。雖然，其與慣例的，包括IEC所引薦的思路有顯著的不同。該產品與瓷套型以及非一體化的復合外套氧化鋅避雷器之間。以兩種不同的方法或角度，電場散布非常靠近。熱等效模型實驗證明其內部的容性和阻性電流也有顯著的優勢。經長時間作業實踐的檢測，成果閃現電阻片也沒有老化的狀況。從英國所作的作業來看，關于我國將來開發展發特高壓避雷器仍是具有參考含義的。

1.2.4其他國家和地區概略

德國(siemens)、瑞士(ABB)、芬蘭等國家及公司進行了復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的循環實驗。

瑞典(ABB)與荷蘭.(KEMA)對復合外套避雷器的短路實驗進行了研討，分析了短路電流預期缺點方式。實驗中試品的預處理，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，并提出了相應的主張。

1.3國內發展動態

國內專注氧化鋅壓敏特性開發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作業，至八十年代晚期前后兩次“兩部”避雷器作業查詢，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兩部鑒定為八十年代中期國際先進水平。之后，國內氧化鋅避雷器制造業迅猛發展，能夠用漫山遍野來描繪。國內產品完全占據了國內市場，一部分優秀企業甚至走向了國際。九十年代中后期，線路避雷器快速發展。1997年第一臺500kV線路氧化鋅避雷器掛網作業(國內第一臺220kV線路避雷器于1986年用于鎮江大跨距過江鐵塔瓷套型始裝于鐵塔的一個平臺上)。現在，750kV氧化鋅避雷器投入作業。

當然，咱們還有一些不成熟的當地:

1)在電阻片研討方面雖然作了多年的作業，現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展緩慢無顯著打破;

2)國內的無序競賽，作業監管束手無策，加之外資的涌入，僅有的出路只需靠與國際接軌，活躍迎戰國際競賽;

3)在線路避雷器開發方面，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，進一步再發展一些基礎研討，增強線路避雷器開發、作業的效果。

4)關于復合外套氧化鋅避雷器，其長時間功用應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，國內在完善實驗研討條件，參看IEC標準發展一些研討作業(如5000h)的一起，主張積累作業的力氣。在國內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、對典型的復合外套避雷器絕緣子等發展研討，這樣就能夠進步作業在國際上的威望。使國內的企業在國際上具有較強的競賽力。

基本原理和結構

1氧化鋅避雷器作業原理

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備。避雷器便是在線路或設備上人為地制造絕緣薄缺點即空位設備，空位的擊穿電壓比線路或設備的雷電沖擊絕緣水平低，在正常作業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備絕緣的效果。

1.2氧化鋅避雷器作業原理

氧化鋅避雷器是國際公認的今世最先進防雷電器。其結構為將若干片ZnO閥片壓緊密封在避雷器瓷套內。ZnO閥片具有非常優異的非線性特性，在較高電壓下電阻非常小，能夠泄放很多雷電流，殘壓很低，在電網作業電壓下電阻很大，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。在我國先出產運用的正是無空位氧化鋅避雷器，作業實踐標明，它有損壞爆炸率高，運用壽命短等缺點。究其原因，暫態過電壓接受能力差是其喪身缺點。而串聯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，一起有暫態過電壓接受能力強的特征，是一種志向的取長補短的產品，結合我國國情可在3—35kV體系串聯空位氧化鋅避雷器。

1.3線路氧化鋅避雷器防雷的基本原理

雷擊桿塔時，一部分雷電流經過避雷線流到相臨桿塔，另一部分雷電流經桿塔流人大地，桿塔接地電阻呈暫態電阻特性，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—暫態分量。

當塔頂電位ut與導線上的感應電位U1的差值跨越絕緣子串50%的放電電壓(uso)時，將發生由塔頂至導線的閃絡。即Ut—U1>U50，假設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，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，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，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，雷電流的分流將發生改動，一部分雷電流從避雷線傳人相臨桿塔，一部分經塔體入地，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。雷電流在流經避雷線和導線時，因為導線間的電磁感應效果，將分別在導線和避雷線上發生耦合分量。

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電壓，絕緣子不會發生閃絡。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，關于山區桿塔，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，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，對山區線路防雷比較簡略結束，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構

現在的線路氧化鋅避雷器分為無空位帶脫離器結構及帶串聯空位結構兩種。2.2.1無空位帶脫離器結構氧化鋅避雷器

圖2為無空位帶脫離器的結構。避雷器經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接，避免脫離器受力，中心用接地絕緣子過渡固定，并接監測器。當避雷器發生缺點時，脫離器用來將避雷器與體系脫離，以防體系發生永久性缺點，并給出缺點避雷器的顯著指示。正常作業狀態下和電站型沒有太大不同，受污穢影響較小，在正常作業中長時間荷電，修理和監測作業量較大。

2.2帶串聯空位結構氧化鋅避雷器

分為純空間空位和復合絕緣子固定空位兩種，其結構如圖3。復合絕緣子固定空位結構即是把兩個環狀空位用一段復合絕緣子固定，并與避雷器本體串聯。利益是空位與避雷器本體構成一個全體，可便利地以任何角度設備在不同桿塔上，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，設備、維護便利。純空間空位結構則補償了無空位避雷器正常作業中長時間荷電和復合絕緣子固定空位結構受污穢影響較大的缺點，設備難度較大。

首要功能與特征

1氧化鋅避雷器的首要功能

1.1氧化鋅避雷器作業中出現的問題

據資料從氧化鋅避雷器作業在110KV母線上發生的事端來看，均為氧化鋅避雷器本體爆炸，其作業壽數最長達110個月。最短的僅有11個月，從作業時間上、設備的環境、氣候、及出產廠，對損壞的氧化鋅避雷器進行技能分析。構成氧化鋅避雷器作業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。在溫差改動較大時或作業時間挨近產品壽數后期，構成其密封不良然后使潮氣浸入，構成內部絕緣損壞，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在其產品壽數的后期，電阻片劣化構成走漏電流上升，甚至構成與瓷套內部放電，放電嚴峻時避雷器內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上安全牢靠作業，應采納以下方法:

(1）規劃選型

在規劃選型上，應首選有多年安穩作業實踐的產品，在選擇出產廠時，應選擇有先進的工藝設備和完善的檢測方法的出產廠，才調保證所選用的氧化鋅避雷器具有高的抗老化、耐沖擊功用，以使在產品的壽數周期內安穩作業。

(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，即對作業在電網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測儀的作業記載均要存人技能檔案，直至該避雷器退出作業。據國外有關技能資料核算，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、作業環境等的隨機性，都決定著氧化鋅避雷器的安全作業的牢靠性，故需在往后的作業實踐中去研討、實驗、探究和總結，以使得其在作業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成電力網接地缺點或相間短路缺點。

(3)防雷維護效果不應有短路電流或工頻續流等工頻動力影響。

(4)動作特性應具有長時間作業安穩性，免受暫態過電壓危害。

(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手車柜運用。

(7)具有20年以上運行壽數。

(8)能趁便脫離器監察作業工況，當其失效時主動退出作業。

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生，且發生率較高，嚴峻的影響到了電網體系的供電。僅以1996年核算，作業35kv及以上的避雷器共1910相，預試中發現損壞的48相，作業中發生損壞的有15相，共發現損壞的避雷器63相(其間國產55相，進口8相)，損壞率為3.3%。發生爆炸事端的設備特征有:①既有大型骨干廠出產的也有小廠出產的:②既有國產的也有進口;③既有發生在雷雨天，也有發生在晴天的;④既有發生在操作時，也有發生在無操作時的;⑤既有發生在中性點非直接接地體系的，也有發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%為制造質量問題。25%為作業不當，6%為選型不當而構成的。而保存欠好導致內部受潮直接影響產品質量，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、節能、壞保為主題，行進動力運用功率，維護生態環境和發展習慣各類現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備的技能發展趨勢。

我國電力設備將來會朝著一下方向發展:

*超特高壓、大容量技能與配備研發超、特高壓電氣設備是現在電氣設備制造業的火急使命。*小型化、緊湊型設備經過產品優化規劃、元件小型化、功用復合集成及新技能的運用等技能方法，使產品結構緊湊，體積縮小，結束產品小型化，節能、減材、低耗。一起，也削減了設備占地面積。

*環境習慣性、協和諧維護類設備環境維護問題已成為全社會遍及注重的問題，產品不只需能夠安穩作業，還要同四周環境合作、協調一致，盡量削減或不對環境發生影響，包括空氣污染、電磁污染和噪聲污染等。

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

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

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

關于氧化鋅非線性電阻片的發展，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)、優化工藝和配方、運用新的設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模化及變電站的有用運用空間，一起為了處理由此發生的電力體系問題，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方向發展。

特高電壓輸電在我國勢在必行，我國已結束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，以滿足國內電力體系的需求．縮小MOA技能與國際先進水平的差距。

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