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电力检测技术 / Power detection

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氧化锌避雷器工作原理及结构

时间:2010-7-12   来源:华天电力  阅读:10476

       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。

一、原理

       氧化锌ZnO避雷器是七十年代发展起来的一种新型避雷器,它主要由氧化锌压敏电阻构成。每一块压敏电阻从制成时就有它的一定开关电压(叫压敏电阻),在正常的工作电压下(即小于压敏电压)压敏电阻值很大,相当于绝缘状态,但在冲击电压作用下(大于压敏电压),压敏电阻呈低值被击穿,相当于短路状态。然而压敏电阻被击状态,是可以恢复的;当高于压敏电压的电压撤销后,它又恢复了高阻状态。因此,在电力线上如安装氧化锌避雷器后,当雷击时,雷电波的高电压使压敏电阻击穿,雷电流通过压敏电阻流入大地,使电源线上的电压控制在安全范围内,从而保护了电器设备的安全。

二、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:

       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。

       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。

三、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。

四.14/10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。

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