1：概述在過去的幾十年中，我國在防雷及防過電壓技術(shù)中汰规，廣泛使用有間隙的碳化硅閥片避雷器蜜唾。這種避雷器是在碳化硅閥片基礎(chǔ)上加放電間隙制成艺晴。碳化硅閥片非線性系數(shù)大 （a=0.2~0.3），正常運(yùn)行的系統(tǒng)對(duì)地電壓下魔种，工頻續(xù)流有上百安培流過析二，為保護(hù)閥片及電氣系統(tǒng)的安全，必須用串聯(lián)間隙的方法來阻斷工頻續(xù)流节预。但串聯(lián)間隙因其密封問題不易解決等因素叶摄，又帶來了放電電壓的不穩(wěn)定，從而影響了對(duì)電氣設(shè)備的保護(hù)作用安拟，特別是近年來真空斷路器的廣泛使用蛤吓，因其優(yōu)良的滅弧性能，又帶來了種種操作電壓糠赦。這種過電壓的防護(hù)若用過去的閥式避雷器会傲，無論在性能上還是在保護(hù)作用上，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了要求拙泽，人們又轉(zhuǎn)而去尋找新的保護(hù)器件唆铐，這種新型的防雷防過電壓的保護(hù)器件，就是氧化鋅避雷器奔滑。

氧化鋅避雷器（以下簡(jiǎn)稱ZnO）目前有兩種結(jié)構(gòu)方式：一種是無間隙的ZnO避雷器艾岂，一種是有間隙的ZnO避雷器。它是用新型的氧化鋅閥片代替了原有的碳化硅閥片朋其，氧化鋅閥片具有優(yōu)良的非線性特性（a=0.04~0.05）王浴，它的伏安特性曲線很平坦脆炎，在正常的系統(tǒng)運(yùn)行電壓下，ZnO閥片只流過幾微安至幾十微安的電流氓辣，因此早期的 ZnO 避雷器動(dòng)作響應(yīng)很快秒裕，吸收過電壓的能量大，殘壓小钞啸，故對(duì)電氣設(shè)備免受過電壓的損壞几蜻，有著優(yōu)良的保護(hù)性能。特別適應(yīng)真空斷路器這種滅弧性能優(yōu)良的電氣設(shè)備在操作中產(chǎn)生過電壓的吸收体斩，加之體積小梭稚、重量輕，因此很受真空斷路器生產(chǎn)單位的歡迎絮吵。但這種ZnO避雷器在電力系統(tǒng)的使用過程中弧烤，確實(shí)經(jīng)歷過一個(gè)非常艱難的歷程 。由于制造質(zhì)量問題蹬敲，結(jié)構(gòu)不合理問題暇昂、材料選型及配方問題，使得ZnO避雷器在中性點(diǎn)不接地的系統(tǒng)中使用時(shí)伴嗡，經(jīng)常在運(yùn)行中燒壞和在系統(tǒng)中使用時(shí)急波，經(jīng)常在運(yùn)行中燒壞和在系統(tǒng)中發(fā)生單相接地時(shí)造成爆炸事故，從而引起了人們對(duì)使用ZnO避雷器的種種顧慮瘪校。

2：氧化鋅避雷器的使用性能標(biāo)志氧化鋅避雷器性能的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)澄暮，就是在直流一毫安時(shí)的標(biāo)稱電壓U1mA。它是在其ZnO閥片組上加一個(gè)直流電壓渣淤，當(dāng)測(cè)其流過的電流為1mA時(shí)赏寇，此時(shí)施加到避雷器上的電壓就是U1mA。當(dāng)小接地電流系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障或產(chǎn)生弧光接地過電壓時(shí)价认，施加在ZnO避雷器上的電壓或?yàn)榻∪墓ゎl線電壓或?yàn)楣ゎl過電壓嗅定。這個(gè)電壓設(shè)為Um，它與標(biāo)稱電壓U1mA的比值被稱為荷電率用踩，用K表示：????????????????????????????

? （1）早期產(chǎn)品的荷電率只有65%~75%左右（有的廠家資料稱可達(dá)到80%）渠退，因此ZnO在小電流接地系統(tǒng)中的使用條件就非常苛刻脐彩。在這種系統(tǒng)中碎乃，ZnO在正常運(yùn)行時(shí)就要持續(xù)地耐受工頻相電壓（Um=Us），當(dāng)發(fā)生弧光接地時(shí)惠奸，ZnO將承受系統(tǒng)完整的最大線電壓（Um=Us）梅誓，當(dāng)發(fā)生弧光接地過電壓時(shí)，將承受高達(dá)2.5~3.5倍的系統(tǒng)相電壓的沖擊。我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB11032—89中對(duì)ZnO避雷器有關(guān)參數(shù)的規(guī)定見表1所示梗掰。表中U1mA的數(shù)值可由下式?jīng)Q定：???????

???? U1mA=×1.05×Uo（2）式中Uo-----ZnO避雷器額定運(yùn)行電壓例如嵌言，對(duì)6KVZnO的額定電壓為7.6kV，故? U1mA（6）=×1.05×7.6kV=11.28kV表中取U1mA（6）=11.3KV對(duì)10KV系統(tǒng)ZnO的額定電壓為12.7KV?故??? U1mA（10）=×1.05×12.7kV=18.85kV表中取U1mA（10）=18.9KV我們以10 KV系統(tǒng)為例及穗，在這一標(biāo)稱電壓下的ZnO避雷器摧茴，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，考慮到系統(tǒng)最高運(yùn)行電壓（Um=1.1Up埂陆，Up為系統(tǒng)平均運(yùn)行電壓苛白，10KV為10.5 KV）則，健全相的對(duì)地電壓將由Up升到Um=1.1×10.5KV=11.5KV焚虱，這時(shí)ZnO避雷器的荷電率為：???????????????????????????????

? 而當(dāng)前ZnO閥片允許長期運(yùn)行的荷電率平均只有70%~80%左右购裙，因此當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，這種ZnO避雷器就會(huì)造成經(jīng)常性地?fù)p壞著摔，如果單相通過不穩(wěn)定的電弧接地缓窜，即接地點(diǎn)的電弧間隙性地熄滅和重燃定续，則在健全相上就會(huì)產(chǎn)生弧光接地過電壓谍咆，這個(gè)過電壓一般可達(dá)到2.5~3.5倍的系統(tǒng)相電壓（文獻(xiàn)4）。這個(gè)電壓加到ZnO避雷器上私股，所產(chǎn)生的荷電率將達(dá)到：?

?????? 如此高的荷電率必然會(huì)造成ZnO的爆炸事故（我廠84年7月因單相接地造成FCD—6型磁吹避雷器的爆炸事故摹察，據(jù)文獻(xiàn)3分析，當(dāng)時(shí)所產(chǎn)生的弧光接地過電壓到了3.8倍）倡鲸。由上述分析可見供嚎，這種ZnO避雷器，在自身都難保的情況下峭状，如何能保護(hù)電氣設(shè)備克滴？3氧化鋅避雷器對(duì)高壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)效果這里我們進(jìn)一步分析，在真空斷路器操作時(shí)產(chǎn)生過電壓优床，ZnO對(duì)高壓電動(dòng)機(jī)的保護(hù)效果劝赔。對(duì)于在運(yùn)行中的高壓電動(dòng)機(jī)，其相對(duì)地和相對(duì)相之間的絕緣所能承受的過電壓數(shù)值胆敞，可用下式計(jì)算（文獻(xiàn)1）：???????????????????????????????

?Us=（2Uo+1）×0.75×K1?????????? ????????????????????????

（3）式中着帽；U0----電動(dòng)機(jī)額定電壓?????? K1----沖擊系數(shù)，我國標(biāo)準(zhǔn)取1.15移层。依（3）式仍翰，對(duì)6KV高壓電動(dòng)機(jī)Us為Us=（2×6kV+1）×0.75×1.15=25.6kV對(duì)10KV高壓電動(dòng)機(jī)Us為Us=2（2×10kV+1）×0.75×1.15=25.6kV??當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生C相接地時(shí)，C相ZnOC被短路观话，此時(shí)施加到A相ZnOA和相ZnOB上的電壓即為系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的最高線電壓予借，其最大值為：????????????????????????? ?Um=×1.15kV×Ue（4）式中Ue----電動(dòng)機(jī)的額定電壓按（4）式對(duì)6KV高壓電動(dòng)機(jī)回路計(jì)算有：Um（6）=×1.15kV×+6kV=9.76kV對(duì)10KV高壓電動(dòng)機(jī)回路計(jì)算有：Um（10）=×1.15kV×+10kV=16.3kV在這種情況下，為了保證ZnO避雷器的安全運(yùn)行，就必須使其標(biāo)稱電壓U1mA大于Um灵迫。所以在產(chǎn)品手冊(cè)中對(duì)6KV的ZnO通常取?????????????????????????? U1mA=11.3KV~13.8KV喧笔，而對(duì)10KVZnO通常取U1mA=18.9KV~23KV（見表2）我國當(dāng)前生產(chǎn)的ZnO避雷器的操作沖擊殘壓與標(biāo)稱電壓U1mA的比值，對(duì)有串聯(lián)間隙的為1.3龟再，對(duì)無串聯(lián)間隙的為1.4书闸。于是對(duì)無串聯(lián)間隙的ZnO避雷器的沖擊殘壓：10KV沖擊殘壓UC（10）?????????????????????????? UC（10）=1.4×（18.5KV~23KV）=29.5KV~32.2KV6KV沖擊殘壓UC（6）?????????????????????????? UC（6）=1.4×（11.3KV~13.8KV）=15.8KV~19.32KV將上述UC與（3）式算出的US比較，已有UC＞US了利凑。故斷言浆劲，無間隙ZnO避雷器對(duì)保護(hù)高壓電動(dòng)機(jī)的相對(duì)地的絕緣是很困難的。采用有間隙的ZnO避雷器哀澈，因間隙的存在牌借，所以它的操作沖擊殘壓值可以做到1.3倍，一般的產(chǎn)品都可以將沖擊殘壓做到：對(duì)6KV產(chǎn)品?? UC（6）=13.5KV對(duì)10KV產(chǎn)品?? UC（10）=21.5KV可見此時(shí)已有UC＜US割按，故對(duì)高壓電動(dòng)機(jī)的相對(duì)地絕緣膨报，這種ZnO可以起到保護(hù)作用。

上述分析可知适荣，對(duì)高壓電動(dòng)機(jī)的相對(duì)地絕緣现柠，不帶間隙的ZnO避雷器，不能在真空斷路器產(chǎn)生操作過電壓時(shí)起到保護(hù)高壓電動(dòng)機(jī)的作用弛矛，帶間隙的ZnO避雷器够吩，可以起到保護(hù)作用 。但對(duì)于圖1的 Y接線方式的 ZnO避雷器丈氓，不論是否帶有間隙周循，對(duì)高壓電動(dòng)機(jī)的相間絕緣，都不能起到保護(hù)作用万俗。分析原因是湾笛，對(duì)于Y接法ZnO避雷器，是兩只ZnO相串聯(lián)闰歪，故它們加到一起的沖擊放電電壓也提高一倍嚎研。如對(duì)10KV不帶串聯(lián)間隙的ZnO避雷器2UC（10）=2（29.5KV~32.2KV）=51.8KV~64.4KV對(duì)6KV不帶串聯(lián)間隙的ZnO避雷器2UC（6）=2（15.8KV~19.32KV）=31.6KV~38.64KV對(duì)10KV帶串聯(lián)間隙的ZnO避雷器2UC（10）=2×21.5KV=43KV對(duì)6KV帶串聯(lián)間隙的ZnO避雷器2UC（6）=2×13.5KV=27KV由這些計(jì)算結(jié)果可見，它們都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于用式（3）計(jì)算出的電動(dòng)機(jī)所能耐受的最大沖擊電壓值课竣。于是得出結(jié)論嘉赎，這種結(jié)線方式的ZnO避雷器，不論是否帶有間隙于樟，對(duì)高壓電動(dòng)機(jī)相與相之間的絕緣都是不能起到作用的公条。4新型三相組合式氧化鋅過電壓保護(hù)器新型三相組合式氧化鋅過電壓保護(hù)器（以下簡(jiǎn)稱TBP）。是國內(nèi)自前生產(chǎn)的一種新型組合結(jié)構(gòu)迂曲。????

?圖中CG為串聯(lián)的放電間隙靶橱，F(xiàn)R 為氧化鋅非線性電阻器。這種TBP 在結(jié)構(gòu)上為帶串聯(lián)間隙式，在接線方式上有較大突破关霸，不似以往的Y接線方式传黄。以往的 Y接線方式均是把中心點(diǎn)直接地，而TBP是在Y接線的中心點(diǎn)上再串聯(lián)一只ZnO元件后接地队寇。這從技術(shù)面上看確有較大改觀膘掰，它使得不論是相對(duì)地還相與相之間看進(jìn)去，均有兩只ZnO元件串聯(lián)佳遣，因此识埋，只要在技術(shù)特性上保證相對(duì)地的放電特性與高壓電動(dòng)機(jī)的絕緣相配合，那么就能做到相對(duì)相的放電特性與高壓電動(dòng)機(jī)絕緣相配合零渐；也就是說窒舟，這種TBP相對(duì)地的放電特性和相與相之間的放電特性，對(duì)高壓電動(dòng)機(jī)的絕緣诵盼，在防護(hù)性能上是一致的惠豺，技術(shù)性能見表3示。歸納它的特點(diǎn)如下:

4.1這種 TBP 是有間隙的 ZnO 避雷器一類风宁，因間隙的存在洁墙，則不論是正常運(yùn)行還是單相接地故障，只要過電壓不超過TBP的動(dòng)作電壓杀糯，TBP里是不流過電流的扫俺，這時(shí)它是荷電率為零苍苞，延緩了元件的老化問題固翰，提高了可靠性。4.2因間隙的存在羹呵，故U1mA可以做得很低骂际，由表3中可見，10KV U1mA=16.5KV冈欢、6KV? U1mA=10.5KV歉铝。所以TBP的操作沖擊殘壓值遠(yuǎn)低于同類產(chǎn)品在相同沖擊電流下的殘壓值。4.3由于特殊結(jié)構(gòu)凑耻，可將相間過電壓大大降低太示，與常規(guī)ZnO避雷器相對(duì)，相與相之間過電壓下降了至少60~70%香浩，可靠地保護(hù)了被保護(hù)的電氣設(shè)備类缤。5結(jié)語對(duì)于TBP的組合式結(jié)構(gòu)所帶來的優(yōu)良特性是無可非議的，但因TBP保護(hù)間隙的存在邻吭，使得它與常規(guī)帶間隙的ZnO避雷器一樣餐弱，引起了人們的異議：5.1因間隙的存在，則操作過電壓、工頻暫態(tài)過電壓等只要不在幅值上超過 TBP 的動(dòng)作電壓膏蚓，則對(duì)ZnO閥片是不產(chǎn)生影響的瓢谢、可靠性似乎提高了，但同時(shí)卻把ZnO所具有的良好的非線性特性驮瞧、過電壓能量吸收力強(qiáng)氓扛、響應(yīng)特快等一系列優(yōu)點(diǎn)拋棄了。5.2間隙的存在论笔，使ZnO閥片限制內(nèi)過電壓及大氣過電壓的積極作用幢尚，也蕩然無存。5.3過去帶間隙的碳化硅避雷器翅楼，因受潮而使其放電電壓不穩(wěn)定尉剩，這種缺點(diǎn)TBP上也依然存在。5.4這種組合式TBP 把 4只ZnO 做死在一起毅臊，壞一只則一組TBP全不能用理茎，代價(jià)太高。筆者認(rèn)為管嬉，其它廠家不妨將單只ZnO的特性按現(xiàn)在產(chǎn)品的制造皂林，在用戶現(xiàn)場(chǎng)由用戶自由組合，其效果更好蚯撩〈”叮總之，技術(shù)的發(fā)展是無止境的胎挎，人們總在不斷發(fā)展中不斷改進(jìn)沟启、提高。TBP的性能是否優(yōu)良犹菇，從表3中是可以看到的德迹，但仍需長期運(yùn)行的考驗(yàn)，這種組合式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)揭芍，是勿須置疑的胳搞。

避雷針：http://www.zhongmiaodl.com/