避雷器问题

氧化锌避雷器
七十年代初期出现了氧化锌避雷器，其阀片以氧化锌为主要材料，附以少量精选过的金属氧化物，在高温下烧结而成。氧化锌阀片具有很理想的非线性伏安特性，如图所示是SiC避雷器和ZiO避雷器以及理想避雷器的伏安特性曲线。图中假设ZnO、SiC电阻阀片在10KA电流下的残压相同，但在额定电压（或灭弧电压）下ZnO曲线所对应的电流一般在10-5A以下，可近似认为其续流为零，而SiC曲线所对应的续流却是100A左右。也就是说，在工作电压下氧化锌阀片实际上相当一绝缘体。
ZnO的伏安特性如图所示，可分为小电流区、非线形区和饱和区。在1mA以下的区域为小电流区，非线形系数a较高，在0.2左右；电流在1mA到3kA范围内，通常为非线性区，其a值在0.02——0.05左右；电流大于3KA，一般进入饱和区，随电压的增加电流增长不快。
与SiC避雷器相比，ZnO避雷器除了有效理想的非线性伏安特性外，其主要优点是：
（1）无间隙。在工作电压作用下，ZnO实际上相当于一绝缘体，因而工作电压不会使ZnO阀片烧坏，所以不用串联间隙来隔离工作电压（SiC阀片在正常工作电压下有几十安电流，会烧坏阀片，因此，不得不串联间隙）。由于无间隙，当然也就没有传统的SiC避雷器那样因串联间隙而带来的一系列问题，如污秽，内部气压变化使串联间隙放电电压不稳定等。
同时，因无间隙，故大大改善了陡波下的响应特性。
（2）无续流。当作用在ZnO阀片上的电压超过某一值（此值称为起始动作电压）时，将发生“导通”其后，ZnO阀片上的残压受其良好的非线性特性所控制，当系统电压降至起始动作电压以下时，ZnO避雷器的“导通”状态终止，有相当于一绝缘体，因此不存在工频续流，而SiC避雷器却不同，它不仅要吸收过电压的能量，而且还要吸收过电压能量即可，这样对ZnO避雷器的热容量的要求就比SiC低的多。
（3）电气设备所受过电压可以降低。虽然10KA雷电流下的残压值ZnO避雷器与SiC相同，当后者只在串联间隙放电后才可将电流泄放，而前者在整个过电压过程中都有电流流过，因此降低了作用在变电站电气设备上的过电压。
（4）通流容量大。ZnO避雷器的通容流量较大可以用来限制内部过电压。
此外，由于无间隙和通流容量大，故ZnO避雷器体积小、重量小、结构简单、运行维护方便、使用寿命也长。由于无续流，故也可使用于直流输电系统。
ZnO避雷器的主要特性有起始动作电压及压比等。起始动作电压又称转折电压，从这一点开始，电流将随电压的升高而迅速增加，也即其非线性系数a将迅速进入0.02——0.05的区域。通常是以1mA下的电压作为起始动作电压，其值的最大允许工作电压峰值的105%——115%。
压比是指氧化锌避雷器通过大电流是的残压与通过一毫安直流电流时的电压之比，例如10kA压比是指通过冲击电流10kA时的残压与1mA（直流）时电压之比，压比越小，意味着通过大电流时之残压越低，则ZnO的保护性能越好，目前，此值约为1.6—2.0。
目前，各国生产的氧化锌避雷器，在电压等级较低时（如110KV以下）大部分是采用无间隙的。对于超高压避雷器，在电压等级较低压比时，则采用并联或串联间隙的方法：为了降低大电流时的残压而又不加大阀片在正常运行中的电压负担以减轻氧化锌阀片的老化，往往也才用并联或串联间隙的方法。
由于氧化锌避雷器具有上述一系列的优点，且造价较低，故取代SiC避雷器已是大势所趋。目前已有额定电压750KV以下的系列产品，我国也已生产10KV及以下电压等级的氧化锌避雷器。

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