氧化锌避雷器

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氧化锌避雷器的工作原理

氧化锌避雷器的工作原理

氧化锌避雷器的工作原理氧化锌避雷器是一种常见的用于保护电力设备和建筑物免受雷击损害的设备。

它通过利用氧化锌的特殊性质来吸收和分散雷电能量,保护电力系统和设备的安全运行。

下面将详细介绍氧化锌避雷器的工作原理。

一、氧化锌的特性氧化锌是一种半导体材料,具有非线性电阻特性。

当施加电压低于其击穿电压时,氧化锌的电阻非常高,几乎不导电。

但当电压超过其击穿电压时,氧化锌会迅速变成导电状态,形成一条低阻抗通路,使电流通过。

二、氧化锌避雷器的结构氧化锌避雷器通常由一个或多个氧化锌电阻单元组成。

每个电阻单元由一个金属外壳和一个内部填充了氧化锌粉末的陶瓷管构成。

金属外壳用于提供机械支撑和导电连接,陶瓷管则起到绝缘和保护氧化锌粉末的作用。

三、氧化锌避雷器的工作过程当电力系统或建筑物遭受雷击时,雷电会产生巨大的电压和电流。

此时,氧化锌避雷器就会发挥作用。

1. 非工作状态在正常情况下,氧化锌避雷器处于非工作状态,其电阻非常高,几乎不导电。

此时,电力系统中的电流不会通过避雷器,而是绕过它流向地面。

2. 工作状态当遭受雷击时,电力系统中的电压会急剧升高,超过氧化锌避雷器的击穿电压。

此时,氧化锌避雷器会迅速变成导电状态,形成一条低阻抗通路,将雷电能量引导到地面。

3. 吸收和分散雷电能量一旦氧化锌避雷器进入工作状态,它会吸收和分散雷电能量,保护电力系统和设备免受损害。

氧化锌的非线性电阻特性使其能够迅速响应雷电冲击,将大部分的雷电能量引导到地面,减少对电力系统和设备的影响。

四、氧化锌避雷器的保护范围氧化锌避雷器能够有效地保护电力系统和设备免受雷击损害。

它可以吸收和分散来自直接雷击和感应雷击的能量,保护变压器、断路器、电缆和其他关键设备的安全运行。

五、氧化锌避雷器的注意事项在使用氧化锌避雷器时,需要注意以下几点:1. 安装位置:氧化锌避雷器应安装在电力系统的关键位置,如变压器、断路器等设备的输入端。

这样可以最大程度地保护设备免受雷击损害。

氧化锌避雷器技术参数

氧化锌避雷器技术参数

氧化锌避雷器技术参数氧化锌避雷器,这可是电力系统里的一个超酷“家伙”。

它的技术参数就像是它的超级能力清单一样。

先说说它的额定电压吧。

这额定电压就像是它的“能量底线”,如果把它比作一个超级英雄,那额定电压就是它能承受而不被“电怪”打败的最低能量要求。

要是低于这个值,就好像超级英雄没吃饱饭,面对邪恶势力(过高的电压)可就招架不住啦。

就像小蚂蚁都能把虚弱的大力士推倒一样,低额定电压的避雷器在高电压面前会变得脆弱不堪。

再看看它的持续运行电压。

这个呀,就像是超级英雄的日常耐力值。

在电力系统这个大战场里,持续运行电压就是它每天要面对的小喽啰挑战。

如果这个参数不合适,就好比超级英雄跑两步就气喘吁吁,怎么能在关键时刻抵御大坏蛋(电压突增)呢?它得稳稳地在日常情况下站好岗,就像忠诚的小卫士,不管风吹雨打(正常电压波动),都要坚守阵地。

动作电压就更有趣了。

这简直是氧化锌避雷器的“战斗预警值”。

一旦电压达到这个数值,就像超级英雄听到了警报声,“嗖”的一下就开始行动起来。

这个数值不能太高也不能太低,太高了就好比超级英雄反应迟钝,等坏蛋把城市都破坏了才动手;太低了呢,又像个一惊一乍的小毛孩,一点小动静就大惊小怪地出手。

还有它的残压,这残压就像是超级英雄战斗后的“小疲惫”。

在它成功抵御了高电压的攻击后,残压就是它还残留的一点点小力量。

这个残压越小越好,要是残压太大,就像超级英雄虽然打败了敌人,但是留下了一堆烂摊子(对后续设备产生较大影响)。

通流容量呢,这就是超级英雄的“能量储存库”。

通流容量大的氧化锌避雷器就像是拥有无限能量的超人,可以连续抵御多次高电压的冲击。

而通流容量小的就像个一次性小电池,用一次就“歇菜”了,面对多次的电压攻击只能望洋兴叹。

它的直流参考电压又像是超级英雄的“身份标识”。

这个数值可以让人们清楚地知道它的能力水平,就像超级英雄胸口的标志一样,一眼就能看出来它是个厉害角色还是个小喽啰。

氧化锌避雷器的这些技术参数组合在一起,就构成了这个电力世界里的“小超人”,默默地守护着电力系统的安全,让我们能安心地享受电力带来的各种便利。

氧化锌避雷器工作原理

氧化锌避雷器工作原理

氧化锌避雷器工作原理氧化锌避雷器是一种常用的电力设备,它能够有效地保护电力系统免受雷击的危害。

本文将介绍氧化锌避雷器的工作原理,以匡助读者更好地了解这一设备。

一、氧化锌避雷器的基本原理1.1 金属氧化物的导电性:氧化锌避雷器的主要材料是氧化锌,它具有良好的导电性,能够在遭受雷击时迅速放电。

1.2 阻断高压电压:氧化锌避雷器在正常情况下是一个高阻抗的器件,能够阻断高压电压的通过。

1.3 放电保护:当遭受雷击或者电压过高时,氧化锌避雷器会迅速放电,将过电压引到地线,保护电力设备不受损坏。

二、氧化锌避雷器的工作过程2.1 静态工作状态:在正常情况下,氧化锌避雷器处于高阻抗状态,不导电。

2.2 动态工作状态:当系统遭受雷击或者电压过高时,氧化锌避雷器会迅速放电,将过电压引到地线,保护设备。

2.3 恢复工作状态:一旦过电压消失,氧化锌避雷器会自动恢复到高阻抗状态,等待下一次雷击。

三、氧化锌避雷器的保护作用3.1 保护电力设备:氧化锌避雷器能够有效地将雷击或者过电压引到地线,保护电力设备不受损坏。

3.2 延长设备寿命:通过及时放电,氧化锌避雷器可以减少设备遭受雷击或者过电压的次数,延长设备的使用寿命。

3.3 提高系统可靠性:氧化锌避雷器的保护作用能够提高电力系统的可靠性,减少停电次数,保障供电稳定。

四、氧化锌避雷器的应用领域4.1 电力系统:氧化锌避雷器广泛应用于电力系统中,保护变压器、开关设备等重要设备。

4.2 通信系统:氧化锌避雷器也常用于通信系统中,保护通信设备免受雷击的危害。

4.3 工业设备:在工业领域,氧化锌避雷器也被广泛应用于各类设备的保护。

五、氧化锌避雷器的发展趋势5.1 高性能化:未来氧化锌避雷器将朝着高性能化的方向发展,提高其抗雷击能力和放电速度。

5.2 智能化:随着物联网技术的发展,氧化锌避雷器也将实现智能化,能够实时监测设备状态并进行远程控制。

5.3 绿色化:未来氧化锌避雷器将更加注重环保性能,减少对环境的影响,推动绿色能源发展。

氧化锌避雷器的工作原理

氧化锌避雷器的工作原理

氧化锌避雷器的工作原理氧化锌避雷器是一种用于保护电力设备免受雷击损害的重要装置。

它利用氧化锌材料的特性,通过引导和分散雷电的电流,将其安全地释放到大地中,从而防止雷电对电力设备的损坏。

以下是对氧化锌避雷器工作原理的详细解释。

1. 氧化锌材料的特性氧化锌是一种半导体材料,具有非线性电阻特性。

在正常工作状态下,氧化锌的电阻较高,几乎不导电。

然而,当遭受雷击或电压突变时,氧化锌会迅速变为导电状态,形成一条低阻抗通路,以引导和分散雷电的电流。

2. 氧化锌避雷器的结构氧化锌避雷器通常由一个或多个氧化锌元件组成,每个元件由氧化锌块和两个电极组成。

氧化锌块是由高纯度氧化锌粉末制成,经过特殊工艺烧结而成。

两个电极位于氧化锌块的两端,用于与电力系统连接。

3. 工作原理当电力系统遭受雷击或电压突变时,氧化锌避雷器会迅速响应并启动保护机制。

其工作原理如下:a. 非工作状态:在正常情况下,氧化锌避雷器处于非工作状态,氧化锌块的电阻较高,几乎不导电。

b. 雷击或电压突变:当电力系统遭受雷击或电压突变时,系统中的电流会迅速增加。

这导致氧化锌块的电阻迅速降低,形成一条低阻抗通路。

c. 电流引导和分散:低阻抗通路将雷电的电流引导到氧化锌块中,并通过两个电极将电流安全地释放到大地中。

这样可以防止雷电对电力设备的损害。

d. 过电压保护:同时,氧化锌避雷器还能通过吸收过电压来保护电力设备。

当电力系统的电压超过额定值时,氧化锌避雷器会自动启动,将过电压通过低阻抗通路释放到大地中,保护电力设备免受过电压的影响。

4. 工作状态恢复一旦氧化锌避雷器启动并将雷电的电流引导和分散,其电阻会迅速恢复到非工作状态。

这意味着氧化锌避雷器可以多次工作,以保护电力设备免受雷击损害。

总结:氧化锌避雷器通过利用氧化锌材料的特性,引导和分散雷电的电流,从而保护电力设备免受雷击损害。

其工作原理包括氧化锌材料的非线性电阻特性、结构中的氧化锌块和电极以及工作状态的响应和恢复。

氧化锌避雷器工作原理

氧化锌避雷器工作原理

氧化锌避雷器工作原理氧化锌避雷器是一种常见的用于保护电力系统设备的电气器件。

它的主要作用是在电力系统中保护设备免受过电压的损害。

本文将详细介绍氧化锌避雷器的工作原理。

一、氧化锌避雷器的结构氧化锌避雷器通常由氧化锌元件、陶瓷外壳、引线和接地装置组成。

氧化锌元件是氧化锌避雷器的核心部件,它由大量的氧化锌颗粒组成,这些颗粒被封装在陶瓷外壳中。

引线用于将氧化锌避雷器与电力系统连接起来,而接地装置则用于将过电压引导到地面。

二、氧化锌避雷器的工作原理氧化锌避雷器的工作原理基于氧化锌元件的非线性电阻特性。

当电力系统中出现过电压时,氧化锌避雷器会迅速响应并形成一个低阻抗通路,将过电压引导到地面。

具体来说,当电力系统电压正常时,氧化锌元件的电阻非常高,几乎不导电。

然而,当电力系统电压超过设定的额定电压时,氧化锌元件的电阻会迅速降低,形成一个低阻抗通路,将过电压引导到地面。

一旦过电压消失,氧化锌元件的电阻又会恢复到高阻抗状态。

三、氧化锌避雷器的保护作用氧化锌避雷器的主要作用是保护电力系统设备免受过电压的损害。

当电力系统中出现过电压时,氧化锌避雷器会迅速引导过电压到地面,防止过电压通过设备,从而保护设备的安全运行。

氧化锌避雷器还可以防止雷电击穿设备,减少雷电对设备的损害。

四、氧化锌避雷器的额定电压和动作特性氧化锌避雷器的额定电压是指它能够正常工作的电力系统电压。

根据不同的应用场景和需求,氧化锌避雷器的额定电压可以有不同的选择。

一般来说,氧化锌避雷器的额定电压应该略高于电力系统的工作电压,以确保它能够在过电压出现时迅速响应。

氧化锌避雷器的动作特性是指它在不同电压下的响应速度和引导能力。

通常情况下,氧化锌避雷器的动作特性可以通过其击穿电压、响应时间和电流容量来描述。

击穿电压是指氧化锌避雷器开始引导过电压的电压值,响应时间是指氧化锌避雷器从电压超过额定电压到开始引导过电压的时间,电流容量是指氧化锌避雷器能够承受的最大电流。

氧化锌避雷器

氧化锌避雷器

无间隙金属氧化物避雷器无间隙金属氧化物避雷器(通常指氧化锌避雷器简称MOA)是目前国际上最先进的过电压保护器,它用于保护电气设备不受大气过电压和操作过电压的损坏。

由于MOA与SiC避雷器相比具有保护性能好、能量吸收大、稳定性好等优点,已逐渐取代了SiC避雷器,在我国高压、超高压系统中几乎处于垄断地位,在配电系统中也得到了广泛推广。

一、氧化锌避雷器的结构无间隙氧化锌避雷器由非线性金属氧化物电阻片串联和(或)并联且无并联或串联放电间隙所组成的避雷器。

1 非线性金属氧化物电阻片(通常称阀片)是避雷器主要工作元件,由金属氧化物制成。

由于它具有非线性伏安特性,在过电压时呈低电阻,从而限制避雷器端子间的电压,而在正常工频电压下呈现高电阻。

2 避雷器内部均压系统并联于一片或一组电阻片上的均压阻抗,主要是均压电容器,使沿电阻片柱的电压分布均匀。

(大部分厂家在110kV及以上采用)3 避雷器均压环一种金属部件,通常呈圆环形,用以改善静电场下避雷器的电压分布。

(通常在110kV 级以上避雷器上安装)4 避雷器压力释放装置用于释放避雷器内部压力的装置,并防止外套由于避雷器的故障电流或内部闪洛时间延长而发生爆炸。

5 避雷器脱离器联结在避雷器与地之间,正常运行时、避雷器动作时脱离器不动作。

当避雷器受潮或老化时,泄漏电流达到一定数值,脱离器应有效或永久脱离。

这种避雷器在配网上应用较合适,因为10kV避雷器相对来说产品质量难以控制,挂网运行数量多,定期试验有时跟不上,当避雷器异常时,如脱离器按规定脱离,则设备巡视时较易发现(不带脱离器的避雷器有时坏了不能从外观直观地发现)。

二、氧化锌避雷器的特点1 优异的保护特性由于氧化锌电阻片的非线性特性,当避雷器在正常工作电压下,电阻片呈现高阻性,流过避雷的电流仅是微安级,当遭受过电压时,避雷器优异的非线特性发挥了作用,在极短时间内,电阻片呈低阻性,处于导通状态,流过避雷器的电流达数千安培,释放过电压能量,避雷器两端电压小于设备耐受的电压(此电压为避雷器的残压),从而防止了过电压对输变电设备的侵害。

氧化锌避雷器工作原理

氧化锌避雷器工作原理

氧化锌避雷器工作原理氧化锌避雷器是一种常见的避雷器设备,它通过特定的工作原理来保护电力设备和建筑物免受雷击的危害。

本文将详细介绍氧化锌避雷器的工作原理,并分析其在避雷保护中的作用。

一、氧化锌避雷器的基本原理1.1 氧化锌的导电性:氧化锌是一种半导体材料,具有较高的电导率。

1.2 避雷器的结构:氧化锌避雷器通常由氧化锌块和金属电极组成。

1.3 避雷器的连接方式:氧化锌避雷器通过连接到电力系统中,实现对雷电的引导和消散。

二、氧化锌避雷器的工作原理2.1 雷电的引导:当雷电击中建筑物或设备时,氧化锌避雷器会迅速将电荷引导到地面。

2.2 电荷的消散:氧化锌避雷器通过高导电性的氧化锌材料,迅速将电荷分散到大地。

2.3 保护设备:氧化锌避雷器有效地保护了电力设备和建筑物,避免了雷击带来的损坏。

三、氧化锌避雷器的优势3.1 高效保护:氧化锌避雷器具有高效的避雷保护作用,能够迅速引导和消散雷电。

3.2 耐用性强:氧化锌避雷器具有较长的使用寿命,能够持续保护设备和建筑物。

3.3 维护简便:氧化锌避雷器的维护工作相对简单,一般只需定期检查和清洁即可。

四、氧化锌避雷器的应用范围4.1 电力系统:氧化锌避雷器广泛应用于各类电力系统中,保护变压器、开关设备等。

4.2 通信设备:氧化锌避雷器也常用于通信基站等设备中,保护通信设备免受雷击损害。

4.3 建筑物:建筑物的屋顶、烟囱等高处常安装氧化锌避雷器,保护建筑结构不受雷击影响。

五、氧化锌避雷器的发展趋势5.1 高性能化:随着科技的发展,氧化锌避雷器将不断提升性能,提高避雷效果。

5.2 智能化:未来氧化锌避雷器可能会实现智能化控制和监测,提高避雷系统的智能化水平。

5.3 环保化:氧化锌避雷器的材料和制造工艺将更加环保,符合可持续发展的要求。

综上所述,氧化锌避雷器通过其独特的工作原理和优势,有效保护了电力设备、通信设备和建筑物免受雷击危害。

随着技术的不断发展,氧化锌避雷器将在避雷保护领域发挥更加重要的作用。

氧化锌避雷器的工作原理

氧化锌避雷器的工作原理

氧化锌避雷器的工作原理氧化锌避雷器是一种常用的电力设备,用于保护电力系统中的设备和线路免受雷击和过电压的影响。

它的工作原理基于氧化锌材料的非线性电阻特性和放电效应。

1. 氧化锌材料的非线性电阻特性氧化锌材料具有非线性电阻特性,即在低电压下电阻较高,而在高电压下电阻迅速减小。

这种特性使得氧化锌材料在正常工作电压下表现为绝缘体,不会引起电流流动。

但当系统遭受雷击或过电压时,系统电压会迅速升高,超过氧化锌材料的击穿电压,使其电阻急剧下降。

2. 放电效应当氧化锌材料的电阻下降到一定程度后,会形成一个放电通道,使得过电压通过放电通道释放到大气中。

这个放电过程可以迅速消耗过电压的能量,从而保护系统中的设备和线路不受损害。

3. 氧化锌避雷器的结构氧化锌避雷器通常由氧化锌电阻片、金属外壳和引线组成。

氧化锌电阻片是关键部件,它的材料和结构决定了避雷器的工作特性。

金属外壳用于保护氧化锌电阻片免受外界环境的影响,并提供机械强度。

引线用于将避雷器连接到电力系统中。

4. 氧化锌避雷器的工作过程当电力系统中的电压超过氧化锌避雷器的击穿电压时,氧化锌材料的电阻迅速下降,形成放电通道。

过电压通过放电通道释放到大气中,从而保护系统中的设备和线路。

一旦过电压消失,氧化锌材料的电阻会恢复到原来的高阻态。

5. 氧化锌避雷器的特点和应用氧化锌避雷器具有响应速度快、耐久性好、体积小、重量轻等特点,广泛应用于电力系统的输电线路、变电站和电力设备中。

它可以有效地保护设备和线路免受雷击和过电压的影响,提高电力系统的可靠性和稳定性。

总结:氧化锌避雷器通过利用氧化锌材料的非线性电阻特性和放电效应,能够迅速消耗过电压的能量,保护电力系统中的设备和线路不受损害。

它的工作原理简单但有效,广泛应用于电力系统中。

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复合外套氧化锌避雷器内部结构与性能关系的研究西安交通大学电气绝缘研究所刘学忠焦兴六(西安710049)摘要:进行了复合外套氧化锌避雷器结构与性能关系的研究,通过几种典型内部结构避雷器的电气、物理机械等性能的对比试验,得到了各个结构在相关性能上的差异,并为复合外套氧化锌避雷器的优化设计提供了试验依据。

关键词:复合外套氧化锌避雷器玻璃纤维增强塑料局部放电大电流密封老化1 引言复合外套氧化锌避雷器问世于80年代,美国、日本、俄罗斯等国已分别研制出6.6~750kV系统用复合外套氧化锌避雷器,并有数千万只在电力系统运行。

我国从开始到现在,已研制和生产3kV~500kV电压等级的复合外套氧化锌避雷器,并以生产10kV电压等级为主。

复合外套氧化锌避雷器与瓷外套氧化锌避雷器相比较,具有体积小、重量轻、防爆和密封性好、爬距大、耐污秽、制造工艺简单、结构紧凑等一系列优点,因而颇受用户欢迎,但也存在外套材料的老化和电蚀损的不足。

目前在这一领域除了研究如何提高氧化锌非线性电阻片的特性外,还研究外套绝缘材料的耐老化和电蚀损性,以及改善内绝缘结构及材料特性,以弥补有机复合材料的不足。

就我国目前大批量生产的10kV电压等级复合外套氧化锌避雷器而言,其内外结构有十多种,而外套绝缘材料以硅橡胶为主,并有高温硫化(HTV)、中温硫化(MTV)、低温硫化(LTV)和室温硫化(RTV)之分,这样避雷器在结构和材料上的不同,表现出在整体性能上有一定的差别。

笔者首先从内部结构的不同来试验研究复合外套氧化锌避雷器的性能,以比较各个结构避雷器的特性,而对于外套绝缘材料的差别将在以后的研究中逐一报道。

2复合外套氧化锌避雷器的结构复合外套氧化锌避雷器一般以下面几个主要部件组成:a.串联的氧化锌非线性电阻片(或称阀片)组成阀芯;b.玻璃纤维增强热固性树脂(FRP)构成的内绝缘和机械强度材料;c.热硫化硅橡胶外伞套材料;d.有机硅密封胶和粘合剂;e.内电极、外接线端子及金具。

但是,各个制造厂家却根据不同的生产和技术条件,选择不同的生产工艺和产品结构。

笔者按照复合外套氧化锌避雷器的电阻片与外绝缘伞套间的内绝缘结构不同,选择我国目前有代表性的四种结构进行对比性的试验研究,以得到各个不同结构和工艺的复合外套氧化锌避雷器在电气和物理机械等性能方面的差别,这四种典型的避雷器结构如图1所示。

这里分别作A型、B型、C型和D型来代表环氧玻璃丝预制管、树脂玻璃丝复合卷绕、树脂玻璃丝复合卷绕加树脂灌封、热缩塑料套加树脂灌封。

除了这四种外,还有SMC热模压、高温固化环氧树脂浇注等,这里暂不研究。

上述四种结构的避雷器的外伞套都可预制,这样通过高温二段硫化后,使外伞套材料达到最优的电气和物理性能,预制的伞套最后再与芯体粘合和密封。

另外,上述四种结构的A型和B型可以在芯体内绝缘上直接模压或注射成型外伞套,但硫化温度和硫化时间都有一定的限度,否则容易造成内绝缘材料和电阻片的特性发生变化。

图1四种典型结构的复合外套氧化锌避雷器示意图1—接线端子2—屏蔽端盖3—内电极4—电阻片5—硅橡胶外套6—FRP预制管7—粘合层8—弹簧9—热固性树脂10—FRP卷绕层11—热缩塑料套为了提高对比性,四种结构的试品都先制成电阻片芯体(棒),之后通过粘合剂与预制式硅橡胶外套紧密粘结,最后两端用屏蔽端盖封装成避雷器试品和比例单元,其中,A型芯体是将电阻片、电极及弹簧封装于环氧玻璃丝管;B型芯体是将电阻片及电极用环氧浸渍的无碱玻璃丝带卷绕并加热固化;C型芯体也是先将电阻片及电极用环氧浸渍的无碱玻璃丝带卷绕并加热固化,再用环氧树脂浇注并加热固化;D型芯体是先将电阻片及电极用热缩塑料套固定,再用环氧树脂浇注并加热固化。

电阻片的尺寸为 34×20.5mm。

另外,为了研究避雷器的内外绝缘性能,还用绝缘棒替代电阻片制成“等形于”避雷器的绝缘体试品。

3复合外套氧化锌避雷器的性能试验和分析对于上述四种复合外套氧化锌避雷器的结构,其物理电气性能在哪些方面有差别?差别到底有多大?这就是笔者要研究和解决的问题。

参照复合外套氧化锌避雷器的相关标准就会发现,在所有的试验项目中只有以下几个项目与上述避雷器的内部结构有关联,而其余项目与避雷器结构无关或关系很小。

因此,这里只选择以下几个试验项目进行试验。

3.14/10大电流冲击试验对于复合外套氧化锌避雷器所用的 34×20.5mm电阻片,其4/10μs大电流冲击水平一直是我国向IEC标准(即达到65kA)以及国外先进水平冲击的目标,目前我国部分生产厂还不能完全满足IEC的要求。

众所周知,在进行4/10μs大电流冲击试验中,由于残压高,往往沿电阻片侧面发生闪络或斜穿闪,为了解决这一问题,通过电阻片侧面绝缘保护材料的工艺改性,或加强避雷器内绝缘特性等措施可以提高避雷器4/10μs大电流冲击性能。

用过去广泛使用的145绝缘漆侧面保护的电阻片串联制成比例单元,其直流1mA参考电压为8.8kV~8.9kV,每种结构的避雷器比例单元三只,大电流从低向高逐级试验,每只试品按照避雷器标准的要求试验两次,试验结果如表1所示。

表1四种避雷器比例单元的4/10μs大电流冲击试验结果kA试品分类A型B型C型D型试品编号A1A2A3B1B2B3C1C2C3D1D2D3第一次试验525662556768556668566366第二次试验54× ×586970596770586568注:表中×表示试验未通过从试验结果看出,B型、C型和D型试品都能通过两次65kA的大电流冲击,而A型未通过55kA的大电流,说明A型避雷器电阻片与环氧玻璃丝管之间存在气体间隙,其沿面闪络电压比固体绝缘材料击穿电压要低得多,因此A型避雷器的4/10μs大电流冲击性能比其它三种要低。

3.2局部放电由于复合外套氧化锌避雷器的内外绝缘均为有机复合材料,而局部放电对有机绝缘材料的损害十分突出,在持续运行电压下的局部放电量反映着避雷器的制造水平,虽然IEC标准规定1.05倍Uc下为50pC,但国外大部分制造厂家都规定的很小,如IBB公司规定为不大于5pC。

为了研究上述四种结构避雷器在工频电压下的局部放电特性,本文分别用避雷器、以及用绝缘棒替代电阻片制成“等形于”避雷器的绝缘体来测量四种绝缘结构的局部放电特性。

由于试品的起始和熄灭放电电压大部分都大于1.05Uc,其中Uc取为13.6kV,因此,笔者通过测量各种试品在局部放电量为5pC时的起始放电电压,来比较各种结构的局部放电特性,测量结果如表2所示。

从测量结果看出,“等形于”避雷器的绝缘体的起始放电电压均高于避雷器本身,而且从局部放电波形中观测到,所有试品的放电特征都是电晕放电,说明复合外套氧化锌避雷器的局部放电起始于边缘(或尖端)的电晕放电,而不是气体间隙放电,A型结构比其它三种结构的起始放电电压略低,这正是由于在A型结构中,内部的电极及弹簧等在气体媒介中首先产生电晕放电。

由此看来,改善电阻片界面处的局部放电特性是提高避雷器整体局部放电特性的主要途径。

表2四种避雷器及其绝缘体的起始放电电压kV试品结构分类A型B型C型D型避雷器试品编号A4A5B4B5C4C5D4D5起始放电电压1415151917151616平均值14.517.016.016.0绝缘体试品编号A6A7B6B7C6C7D6D7起始放电电压1617201617201718平均值16.518.018.517.53.3避雷器绝缘的耐压和泄漏电流为了得到复合外套氧化锌避雷器的内外绝缘的耐压特性和泄漏电流,采用上述“等形于”避雷器的绝缘体的试品进行1分钟工频(干)和15次标准冲击(1.2/50)耐受试验,以及直流泄漏电流的测量。

试验和测量的结果如表3中所示,其中耐受电压值已折算为标准大气条件下的电压值,泄漏电流为表中盐水浸泡前泄漏电流值。

从以上结果看出,避雷器内外绝缘的工频和冲击耐受电压都超过10kV电压等级避雷器的相关标准,完全满足避雷器的制造要求,在直流电压下的泄漏电流也远远小于避雷器电阻片对应电压下的电流值。

3.4密封和热老化关于复合外套氧化锌避雷器的密封性检验,在型式试验中是42h盐水沸煮后测量其泄漏电流,根据水煮前后泄漏电流的变化量来判断避雷器密封性能。

但对于用树脂和玻璃丝复合卷(缠)绕作为内绝缘的避雷器,如同本文B型和C型结构,在一定温度下经过长时间热作用后,避雷器电阻片的非线性特性会发生变化,这样使人误认为避雷器的密封性不良。

这是由于树脂固化中添加了一些类似于促进剂的材料,它在长时间的热作用下会向电阻片亚表面层扩散,从而使电阻片亚表面层的非线性特性发生变化,导致避雷器的泄漏电流的增大。

因此,为了避免这种混淆,将42h盐水沸煮试验分为168h盐水浸泡和150h短期热老化试验,以此分别检验复合外套氧化锌避雷器的密封性和短期热稳定性。

复合外套氧化锌避雷器的内部没有空腔,“呼吸”作用很小,主要是水分或潮气的渗透作用,因此我们主要以浸泡试验为主,并适当考虑一些“呼吸”作用。

采用“等形于”避雷器的绝缘体做试验,以能在较高的电压下测量泄漏电流,试品首先在100℃干燥箱中保持3h,完成“呼”气的过程,然后立即放入室温(约24℃)的氯化钠盐水中浸泡168h,完成“吸”水和渗透的过程,盐水的电阻率为400Ω·cm,最后从盐水中取出试品冲洗净并自然凉干,24h后测量直流泄漏电流,试验结果如表3中所示。

从结果来看,其泄漏电流的变化量最大不超过4μA,说明四种结构的密封性都优良。

为了测量在热作用下,复合外套氧化锌避雷器电阻片的非线性特性的变化,以及避雷器绝缘体的短期热稳定性,分别在避雷器和绝缘体试品上进行100℃干燥箱短期热老化试验,每累计50h老化后取出试品在室温下测量直流泄漏电流,试验电压分别取为直流20kV和50kV,试验结果如表4所示。

测量结果表明,在150h热老化后,B型和C型避雷器的直流泄漏电流变化量为18μA~23μA,而A型和D型避雷器的直流泄漏电流变化量仅约5μA,由此看来对于用树脂与玻璃纤维直接在电阻片上复合卷绕的避雷器,在制造和试验中不能不考虑长时间温度作用对其泄漏电流的影响。

表4四种避雷器及其绝缘体不同热老化时间的直流泄漏电流μA试品结构分类A型B型C型D型避雷器(20kV)试品编号A4A5B4B5C4C5D4D50h8678787650h772119181678100h10926272423910150h1311293128261211绝缘体(50kV)试品编号A6A7B6B7C6C7D6D70h2111111150h11111111100h11212112150h112121123.5热机和弯曲性能为了考察上述四种结构避雷器的热机和弯曲性能,分别进行了冷热循环试验和弯曲耐受试验。

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