金属氧化锌避雷器及阀式避雷器内部结构异同

氧化锌避雷器的结构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。

避雷器的分类及其优缺点一、避雷器的分类避雷器按其发展的先后可分为:1.管型避雷器管型避雷器是一个保护间隙, 是最简单的避雷器, 但它能在放电后自行灭弧。

2.阀型避雷器阀型避雷器是将单个放电间隙分成许多短的串联间隙, 同时增加了非线性电阻, 提高了保护性能。

3.磁吹避雷器磁吹避雷器利用了磁吹式火花间隙, 提高了灭弧能力, 同时还具有限制内部过电压能力。

4.氧化锌避雷器氧化锌避雷器利用了氧化锌阀片理想的伏安特性, 非线性极高, 即在高电压时呈低电阻特性, 限制了避雷器上的电压, 在正常工频电压下呈高电阻特性, 具有无间隙、无续流、残压低等优点, 也能限制内部过电压。

二、管型避雷器的缺点1.管子容易受潮, 因而有可能在工作电压下发生沿面闪络, 导致避雷器误动作。

防止办法是在使用时串联一个称作外间隙的空气间隙。

2.熄弧下限电流与电弧接触管壁的紧密程度有关。

由于避雷器多次动作, 材料气化, 内径增大, 管壁变薄, 不能达到铭牌规定的切断数值, 内径增大到原来的120%~125%时便不能再使用。

3.熄弧能力与工频续流的大小有关。

续流太大时产气过多, 管内气压太高, 会使管子炸裂；续流太小时产气太少, 管内气压太低则不足以熄灭电弧。

因此管式避雷器熄灭电弧续流的能力有一定的范围限制。

4.管型避雷器具有外间隙, 受环境的影响大, 故与保护间隙一样, 具有伏秒特性曲线较陡、放电分散性大的缺点, 不易与被保护设备实现合理的绝缘配合。

5.管型避雷器动作后会产生截波, 危及变压器等有线圈设备的绝缘。

6、为了消除振荡所引起的过电压, 在避雷器的放电回路中串联电阻, 电阻越大震荡的可能性越小。

但这样雷电电流通过电阻及间隙又会产生很高的残压, 如果残压大于被保护设备的绝缘强度, 就会使该设备击穿损坏。

因管型避雷器存在上述缺点, 所以它只能用来保护线路的个别绝缘弱点和变电所的进线段。

三、氧化锌避雷器的优点1.结构简单, 造价低廉, 性能稳定。

避雷器是维持电力系统稳定运行的重要保护装置，能有效防止雷电大气过电压对电力设备的损伤。

避雷器从结构形式上讲，可分为金属氧化物避雷器、阀式避雷器、管形避雷器、磁吹避雷器等。

1.金属氧化物避雷器（氧化锌避雷器）氧化锌避雷器是七十年代发展起来的一种新型避雷器，由于其优良的保护特性，在现代电力系统中广泛使用。

它主要由氧化锌压敏电阻构成。

每一块压敏电阻稳定的开关电压（叫压敏电压），在正常的工作电压下压敏电阻值很大，相当于绝缘状态，但在冲击过电压作用下，压敏电阻呈低值被击穿，相当于短路状态；当高于压敏电压的外部过电压消失后，其又恢复高阻状态。

.民熔 HY5WS-17/50氧化锌避雷器10KV高压配电型A级复合避雷器01电阻片氧化锌电阻片，具有良好的陡坡响应特性，操作残压低没有放电分散性等优点02一体成型采用整体硅橡胶模压成型密封性能好，防爆性能优异耐污秽清洗在高压电力线上安装氧化锌避雷器后，当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，可以将电源线上的电压控制在安全范围内，从而保护了电气设备的安全。

氧化锌避雷器是具有优良的保护性能和大气过电压限制能力。

氧化锌具有良好的非线性伏安特性，其在正常工作电压时流过避雷器的电流极小（微安或毫安级）；当过电压作用时，电阻急剧下降，泄放过电压的能量，达到保护的效果。

这种避雷器和传统的避雷器的差异是它没有放电间隙，利用氧化锌的非线性特性起到泄流和开断的作用。

氧化锌避雷器从结构上分为无间隙氧化锌避雷器、有间隙氧化锌避雷器；有间隙氧化锌避雷器又可分为带外间隙和带内间隙的两种；其试验方法按其结构来说是完全不同的，如果错误地进行了试验，有可能将氧化锌避雷器损坏。

下图所示为35kV及以下输电线路上常用的一种带外间隙的氧化锌避雷器;一般来说，有间隙氧化锌避雷器应进行的试验项目为：绝缘电阻测量、工频放电电压测试，其中最重要的试验项目是工频放电电压测试。

无间隙氧化锌避雷器试验项目通常为：绝缘电阻测量、工频参考电压和持续电流、直流参考电压和0.75倍直流参考电压下的泄漏电流。

避雷器的分类及氧化锌避雷器优点避雷器的种类很多，包括金属氧化物避雷器、线型金属氧化物避雷器、无间隙线型金属氧化物避雷器、全绝缘复合护套金属氧化物避雷器、可拆卸式避雷器。

避雷器主要有管式避雷器、阀式避雷器和氧化锌避雷器。

每种避雷器的主要工作原理不同，但其工作本质是相同的，即保护通信电缆和通信设备不受损坏。

管式避雷器实际上是一种具有高灭弧能力的保护间隙。

它由两个串联间隙组成。

大气中有一个间隙，叫做外部间隙。

其任务是隔离工作电压，防止采气管道被流经管道的工频泄漏电流烧毁；另一种安装在燃气管道内，称为内间隙或灭弧间隙。

管式避雷器的灭弧能力与工频连续电流有关。

这是一种间隙式避雷器，主要用于供电线路的防雷。

阀式避雷器由火花隙和阀片电阻组成，由特种碳化硅制成。

采用碳化硅制成的发电机电阻能有效地防止雷电和高压，保护设备。

当有雷电高电压时，火花间隙被击穿，阀片电阻的电阻值下降，将雷电流引入大地，这就保护了线缆或电气设备免受雷电流的危害。

在正常的情况下，火花间隙是不会被击穿的，阀片电阻的电阻值较高，不会影响通信线路的正常通信。

氧化锌避雷器是一种保护性能优越、质量轻、耐污秽、性能稳定的避雷设备。

它主要利用氧化锌良好的非线性伏安特性，使在正常工作电压时流过避雷器的电流极小(微安或毫安级);当过电压作用时，电阻急剧下降，泄放过电压的能量，达到保护的效果。

这种避雷器和传统避雷器的差异是它没有放电间隙，利用氧化锌的非线性特性起到泄流和开断的作用。

以上介绍了几种避雷器，每种避雷器各自有各自的优点和特点，需要针对不同的环境进行使用，才能起到良好的避雷效果。

氧化锌避雷器型号介绍：民熔 HY5WS-17/50氧化锌避雷器10KV高压配电型A级复合避雷器产品型号: HY5WS- 17/50额定电压: 17KV产品名称:氧化锌避雷器直流参考电压: 25KV持续运行电压: 13.6KV方波通流容量: 100A防波冲击电流: 57.5KV(下残压)大电流冲击耐受: 65KA操作冲击电流: 38.5KV(下残压)注:高压危险!进行任何工作都必须先切断电流，严重遵守操作规程执行各种既定的制度慎防触电与火灾事故。

比较阀型避雷器和氧化锌避雷器的优缺点11阀型避雷器的工作原应当系统正常时火花间隙将阀片电阻和工作母线隔离以避免由工作电压在阀片电阻中产生的电流使阀片电阻烧坏。

一旦工作母线上的电压超过其击穿电压值时火花间隙将被击穿并引导雷电流通过阀片电阻泄入大地现在阀片电阻的阻值将自动变小以降低在其两头形成的残压。

雷电流消逝后作用在阀片电阻上的电压即为工频电压现在阀片电阻的阻值将自动变大限制了工频续流以促使电弧快速靠得住熄灭。

2阀型避雷器由多个火花间隙和阀片电阻串联组成。

火花间隙极间距离小电场近似与均匀电场伏秒特性比较平坦易于实现绝缘配合。

且多个间隙使工频续流时电弧分段短弧相对长弧而言更易于切断提高了间隙绝缘强度的恢复能力。

阀片电阻的存在避免出现对绝缘不利的截波。

它的非线性使通过雷电流时呈现低电阻以限制避雷器的残压提高了保护性能通过工频续流时呈现高电阻电压必然以限制工频续流提高了灭弧性能。

21氧化锌避雷器的工作原理在工作电压作用下流经ZnO阀片的电流远小于1mA主要成份为电容电流相当于绝缘体不会使阀片烧坏所以能够不用串联间隙来隔离工作电压。

看成用在ZnO阀片上的电压超过某一值起始动作电压U1mA时将发生“导通”“导通”后ZnO阀片的电阻很小残压与流过它的电流大小大体无关。

看成用电压降到动作电压以下时ZnO阀片“导通”终止又相当于绝缘体因此不存在工频续流。

这就是MOA能够做到无间而又无续流的原因。

雷电流过去即变成绝缘体故只有雷电流通过ZnO 阀片与碳化硅SiC阀片相较ZnO阀片具有很理想的非线性伏安特性。

2与由SiC阀片和串联间隙组成的传统避雷器相较氧化锌无间隙避雷器具有下述长处①结构简单适合大规模自动化生产尺寸小重量轻造价低廉。

②保护性能优越。

由于ZnO阀片具有优良的伏安特性残压更低在整个过电压作用期间均能释放能量没有火花所以不存在放电时延具有专门好的陡波响应特性特别适用于GIS气体绝缘变电站、直流系统的保护。

③耐重复动作能力强只吸收过电压能量不需吸收续流能量。

避雷器的分类及结构避雷器的分类及结构常用避雷器的形式有阀式、管式、保护间限金属氧化物等。

避雷器的介绍氧化锌避雷器HY5WS-17/50氧化锌避雷器10KV高压配电型A级复合避雷器产品型号: HY5WS- 17/50额定电压: 17KV产品名称:氧化锌避雷器直流参考电压: 25KV持续运行电压: 13.6KV方波通流容量: 100A防波冲击电流: 57.5KV(下残压)大电流冲击耐受: 65KA操作冲击电流: 38.5KV(下残压)注:高压危险!进行任何工作都必须先切断电流，严重遵守操作规程执行各种既定的制度慎防触电与火灾事故。

使用环境:a.海拔高度不超过2000米;b.环境温度:最高不高于+40C- -40C;C.周围环境相对湿度:平均值不大于85%;d.地震强度不超过8级;e.安装场所:无火灾、易燃、易爆、严重污秽、化学腐蚀及剧烈震动场所。

体积小、重量轻，耐碰撞运输无碰损失，安装灵活特别适合在开关柜内使用民熔 HY5WZ-17/45高压氧化锌避雷器10KV电站型金属氧化锌避雷器民熔 35KV高压避雷器HY5WZ-51/134户外电站型氧化锌避雷器复合型(1)阀式避雷器阀式避雷器主要分为普通阀式避雷器和磁吹阀式避雷器两大类。

普通阀式避雷器有FS和FZ两种系列;磁吹阀式避雷器有FCD和FCZ两种系列。

阀式避雷器型号中的符号含义如下:F-阀式避雷器;(2) S配(变)电作用; Z-电站用; Y-线路用: D-旋转电机用: C-具有磁吹放电间隙。

阀式避雷器主要由平板火花间隙与碳化硅电阻片(阀片)串联而成，装在密封的瓷管内，外壳有接线螺栓供安装用。

避雷器中的碳化硅电阻具有非线性特性,在正常电压时其阻值很大，过电压时其阻值随之变小。

阀式避雷器在正常的工频电压作用下火花间隙不被击穿，但在雷电波过电压下，避雷器的火花间隙被击穿;碳化硅电阻的阻值随之变得很小，雷电波巨大的雷电流顺利地通过电阻流入大地中，电阻阀片对尾随雷电流而来的工频电压呈现了很大的电阻，从而工频电流被火花间隙阻断，线路恢复正常运行。

氧化锌和阀型避雷器保护作用的比较分析唐光禹;高松【摘要】从结构的角度分析氧化锌避雷器和阀型避雷器的不同，简明的分析了两种避雷器的运行原理，通过比较两者的非线性程度来说明优劣。

从过电压防护问题上指出氧化锌避雷器的优点和阀型避雷器的不足。

【期刊名称】《科技风》【年(卷),期】2012(000)020【总页数】1页(P24-24)【关键词】氧化锌避雷器;阀型避雷器;非线性系数【作者】唐光禹;高松【作者单位】江苏省电力公司检修分公司苏州分部,江苏苏州 215000;江苏省南京供电公司,江苏南京 210019【正文语种】中文1 避雷器的现状目前，各国生产的氧化锌避雷器在电压等级时大部分采用无间隙的。

对于超高压或需要大幅降低压比时，则采用并联或串联间隙的方法。

氧化锌避雷器具有优异的非线性伏安特性，其α一般为0.01到0.04，远远小于阀型。

因此在我国电力新建或改建的电网中差不多全部采用了氧化锌避雷器，氧化锌避雷器保护动作只泄放雷电流，雷电流泄放完毕，立即恢复到可进行再次动作能力，故氧化锌避雷器具有连续雷电冲击保护能力，这对于多雷区或雷电活动特殊强烈地区的防雷保护尤为重要。

2 两种避雷器的比较2.1 阀型避雷器2.1.1 阀型避雷器的结构及运行原理阀型主要由间隙和阀片串联构成。

间隙：由多个小间隙组成。

正常情况下，使导线与下面的阀片电阻隔开，以防阀片因长期通过公频电流而损坏，冲击电压作用下，由于间隙放电，从而使雷电流顺利的导入大地，在公频恢复电压下，多个间隙相当于灭弧栅，够可靠的灭弧。

阀片：是一种非线性电阻元件，一般采用电工金刚砂为原料低温烧结而成阀片的作用相当于一个阀门：雷电流幅值大，其电阻很小，即“阀门”大开使雷电流畅通的入地，此时产生的残压也较小，低于被保护的电气设备所能耐受的冲击电压值，因而电器设备得到了保护。

雷电流过后，流过阀片的工频续流幅值比雷电流小，这时阀片电阻又变大，既阀们变小，限制了工频续流的数值，以保证间隙能可靠的灭弧。

氧化锌避雷器内部结构嘿，今天咱们聊聊一个听起来有点专业的东西——氧化锌避雷器的内部结构。

别紧张，这东西其实没那么复杂，咱们慢慢捋清楚，保证你听完不光能懂，还能跟别人侃上几句。

你可能会想，避雷器嘛，不就是个挡雷的东西吗？其实，这玩意儿比你想象的要“聪明”得多。

它能有效地把雷电的能量引导到地下，不让它顺着电线来个“热情洋溢”的访问。

咱们今天不聊它怎么挡雷，咱聊聊它长啥样，究竟是个什么构造，咋个干活的。

氧化锌避雷器的内部结构其实就像个多层次的“汉堡包”。

最里面，是一块氧化锌陶瓷块。

它是避雷器的核心，主要作用就是在高电压下“吸收”雷电的能量，避免电流通过线路破坏设备。

氧化锌材料的神奇之处就是，它能在一瞬间承受住雷电的冲击，而且还能保持高效的绝缘性。

也就是说，它能在雷电来的时候，吸得住、顶得住，雷电就像碰到一个“软垫”一样，直接被消化掉，通畅无阻地流向地下。

然后就是外面的一层金属外壳。

这个外壳其实是为了保护内部的氧化锌层不受外界环境的干扰，比如风吹日晒、雨淋雪打的。

这个外壳多是用铝合金或者不锈钢做的，结实又耐用。

就像我们穿的外套，不仅得防风防水，还得能抗个点儿小碰撞。

更重要的是，外壳上还有接地端子，通过这个端子，雷电的能量能安全地导入地面，避免电力设备被高压击穿。

说到这里，可能你会觉得，“这不就跟个大电压保险箱差不多吗？”是的，某种程度上来说，它的工作原理确实类似于保险箱，只不过这个“保险箱”可不简单，它不是单纯地“防”，它是在瞬间处理巨大能量的挑战。

而且，内部的氧化锌材料不仅要能够承受雷电的瞬时冲击，还要在过后恢复到原始的状态，继续为下一次雷电做好准备。

避雷器其实还有一个特别“贴心”的设计，那就是它的自愈性。

当雷电击中避雷器时，氧化锌材料的性能会暂时发生改变，变得更加导电，但它并不会被完全损坏。

等雷电一过去，它的性能就会慢慢恢复，就像打完一场仗的士兵，稍微休息一下，又能站起来继续战斗。

这个设计相当重要，因为你要知道，雷电可不是一天两天就能停的。

金属氧化物避雷器金属氧化物避雷器（MOA）是保护输变电设备绝缘不受过电压影响的重要保护装置。

它具有响应快、伏安特性平坦、性能稳定、电流容量大、残压低、寿命长、结构简单等优点。

广泛应用于发电、输电、变配电等系统。

复合护套金属氧化物避雷器由硅橡胶复合材料制成。

与传统的瓷覆金属氧化物避雷器相比，具有体积小、重量轻、结构牢固、抗污染能力强、防爆性能好等优点。

氧化锌是金属氧化物避雷器非线性电阻阀的主要组成部分，具有优良的非线性特性。

在正常工作电压下，其电阻值很高，相当于一个绝缘体。

在过电压作用下，电阻的电阻很小，残余电压很低。

然而，在正常工作电压下，由于长期工频电压的作用，阀板发生劣化，导致阀板的电阻特性发生变化，流经阀板的泄漏电流增大。

电流中电阻分量的迅速增加，会引起阀板温度升高，引起热塌陷，甚至导致避雷器爆炸。

根据《金属氧化物避雷器通用技术条件》，金属氧化物避雷器的检测项目有6项，包括（1）绝缘电阻；（2）直流U1mA和0.75u1ma下的泄漏电流；（3）工作电压下的交流泄漏电流；（4）工频参考电流下的工频参考电压；（5）底座绝缘电阻；（6）检查放电计数器的动作。

金属氧化物避雷器的基本结构是阀板。

阀板以氧化锌（ZnO）为主要材料，加入少量其它金属氧化物添加剂制成。

它具有良好的非线性压敏特性，故又称压敏电阻避雷器。

烧结体的基本结构为高导电性的ZnO晶粒，电阻率为1Ω⋅cm。

边缘被高电阻率（主要是金属氧化物加合物）颗粒边界层包围，在低电场强度下，电阻率约为1010~1014Ω⋅cm。

在较高的电压下，金属氧化物加合物颗粒边界层中的价电子被拉出，或者由于碰撞电离引起的电子雪崩，电荷载流子大量增加。

当电场强度达到104～105v/cm时，电阻率下降到1Ω⋅cm；当外加电压降低时，载流子减少，电阻增大，具有良好的非线性。

其非线性伏安特性在正负极性上是对称的。

金属氧化物阀片在正常工作电压下，通过的阻性电流很小，一般约为10 ~ 15μA，接近绝缘状态。