氧化鋅避雷器工作原理及結構

復合外套氧化鋅避雷器與瓷外套氧化鋅避雷器相比較，具有體積小、重量輕、防爆和密封性好、爬距大、耐污穢、制造工藝簡單、結構緊湊等一系列優點，因而頗受用戶歡迎，但也存在外套材料的老化和電蝕損的不足。目前在這一領域除了研究如何提高氧化鋅非線性電阻片的特性外，還研究外套絕緣材料的耐老化和電蝕損性，以及改善內絕緣結構及材料特性，以彌補有機復合材料的不足。

一、原理

       氧化鋅ZnO避雷器是七十年代發展起來的一種新型避雷器，它主要由氧化鋅壓敏電阻構成。每一塊壓敏電阻從制成時就有它的一定開關電壓（叫壓敏電阻），在正常的工作電壓下（即小于壓敏電壓）壓敏電阻值很大，相當于絕緣狀態，但在沖擊電壓作用下（大于壓敏電壓），壓敏電阻呈低值被擊穿，相當于短路狀態。然而壓敏電阻被擊狀態，是可以恢復的；當高于壓敏電壓的電壓撤銷后，它又恢復了高阻狀態。因此，在電力線上如安裝氧化鋅避雷器后，當雷擊時，雷電波的高電壓使壓敏電阻擊穿，雷電流通過壓敏電阻流入大地，使電源線上的電壓控制在安全范圍內，從而保護了電器設備的安全。

二、復合外套氧化鋅避雷器一般以下面幾個主要部件組成：

       ａ．串聯的氧化鋅非線性電阻片（或稱閥片）組成閥芯；

       ｂ．玻璃纖維增強熱固性樹脂（ＦＲＰ）構成的內絕緣和機械強度材料；

       ｃ．熱硫化硅橡膠外傘套材料；

       ｄ．有機硅密封膠和粘合劑；

       ｅ．內電極、外接線端子及金具。

       但是，各個制造廠家卻根據不同的生產和技術條件，選擇不同的生產工藝和產品結構。筆者按照復合外套氧化鋅避雷器的電阻片與外絕緣傘套間的內絕緣結構不同，選擇我國目前有代表性的四種結構進行對比性的試驗研究，以得到各個不同結構和工藝的復合外套氧化鋅避雷器在電氣和物理機械等性能方面的差別，這四種典型的避雷器結構：

       這里分別作Ａ型、Ｂ型、Ｃ型和Ｄ型來代表環氧玻璃絲預制管、樹脂玻璃絲復合卷繞、樹脂玻璃絲復合卷繞加樹脂灌封、熱縮塑料套加樹脂灌封。除了這四種外，還有ＳＭＣ熱模壓、高溫固化環氧樹脂澆注等，這里暫不研究。上述四種結構的避雷器的外傘套都可預制，這樣通過高溫二段硫化后，使外傘套材料達到電氣和物理性能，預制的傘套后再與芯體粘合和密封。另外，上述四種結構的Ａ型和Ｂ型可以在芯體內絕緣上直接模壓或注射成型外傘套，但硫化溫度和硫化時間都有一定的限度，否則容易造成內絕緣材料和電阻片的特性發生變化。

       為了提高對比性，四種結構的試品都先制成電阻片芯體（棒），之后通過粘合劑與預制式硅橡膠外套緊密粘結，后兩端用屏蔽端蓋封裝成避雷器試品和比例單元，其中，Ａ型芯體是將電阻片、電極及彈簧封裝于環氧玻璃絲管；Ｂ型芯體是將電阻片及電極用環氧浸漬的無堿玻璃絲帶卷繞并加熱固化；Ｃ型芯體也是先將電阻片及電極用環氧浸漬的無堿玻璃絲帶卷繞并加熱固化，再用環氧樹脂澆注并加熱固化；Ｄ型芯體是先將電阻片及電極用熱縮塑料套固定，再用環氧樹脂澆注并加熱固化。電阻片的尺寸為３４×２０．５ｍｍ。

       另外，為了研究避雷器的內外絕緣性能，還用絕緣棒替代電阻片制成“等形于”避雷器的絕緣體試品。

三、復合外套氧化鋅避雷器的性能試驗和分析

       對于上述四種復合外套氧化鋅避雷器的結構，其物理電氣性能在哪些方面有差別？差別到底有多大？這就是筆者要研究和解決的問題。

       參照復合外套氧化鋅避雷器的相關標準就會發現，在所有的試驗項目中只有以下幾個項目與上述避雷器的內部結構有關聯，而其余項目與避雷器結構無關或關系很小。因此，這里只選擇以下幾個試驗項目進行試驗。

四．14/*電流沖擊試驗
       對于復合外套氧化鋅避雷器所用的３４×２０．５ｍｍ電阻片，其４／１０μｓ大電流沖擊水平一直是我國向ＩＥＣ標準（即達到６５ｋＡ）以及*水平沖擊的目標，目前我國部分生產廠還不能*。