摘 要：本文針對普通氧化鋅避雷器在單相接地時容易發生事故的缺點，介紹了一種四間隙星形組合式過電壓保護器的接法，并對如何正確地選用避雷器和避雷器的技術措施上給出合理性建議。
1 概述
在電力系統中，各種過電壓現象十分普遍。主要大致可以分為：諧振過電壓、操作過電壓和雷電過電壓三種情況[1]。如果沒有有效的針對性的防范措施，隨時都可能發生較大的事故。尤其是在大慶這樣以石油為重要原料的生產基地，一旦因過電壓事故導致線路停電或變電所失電，影響油田生產進度，會造成大量的經濟損失。在供電系統中存在大量的變壓器、電磁式電壓互感器等非線性電感性設備，正常工作時，電壓互感器電感運行在線性區域，但是發生開關操作、單相接地等情況時，電感的工作狀態會轉移到飽和區，導致電流電壓異常，出現電壓互感器燒毀或保險熔斷甚至爆炸現象。目前電網中已經采取了很多種抑制電網過電壓的措施，比如中性點接地、安裝消弧線圈等，抑制過電壓對電網造成的危害，本文希望通過對氧化鋅避雷器的一些研究和改進，能夠更好地完善對供電系統的過電壓防護措施。
2 氧化鋅避雷器的結構和工作特性
2.1避雷器的作用
避雷器的作用是限制過電壓以保護電氣設備[2]。避雷器就是在線路或設備上人為地制造絕緣薄弱點即間隙裝置，間隙的擊穿電壓比線路或設備的雷電沖擊絕緣水平低，在正常運行電壓下間隙處于隔離絕緣狀態，在過電壓下間隙被擊穿接地，放電降壓起到保護線路或設備絕緣的作用。
2.2 氧化鋅避雷器簡介
金屬氧化鋅避雷器(Metal Oxide Surge Arresters)，簡稱氧化鋅避雷器(MOA)，通常是指僅由氧化鋅電阻片相串聯或并聯，而無串并聯放電間隙的避雷器[3]。目前大多數氧化鋅避雷器由氧化鋅閥片、壓力釋放裝置和瓷套組成。氧化鋅閥片是以ZnO為主，添加少量Bi2O3,Cr2O3等其他金屬氧化物，在1000℃以上高溫燒結而成。ZnO微粒的電阻率約為10-2??m，是導電性的。晶界層的電阻率是變化的，在低電壓下約為10-8??m，在高電壓下能突然下降到10-2??m，閥片此時由晶界層所決定而呈現出的高阻狀態轉變成為由氧化鋅電阻決定的低阻狀態，從而產生明顯的壓敏特性。晶界層的介電常數約為500~2000，所以ZnO閥片的固定電容較大，運行時流經閥片的電流主要是容性電流。
3 氧化鋅避雷器在電力系統中的保護作用
3.1 普通氧化鋅避雷器的保護
普通氧化鋅避雷器的殘壓比，荷電率滿足公式(2-1)的要求。
2-1
上式中，Ue為運行電壓，U1mA為直流參考電壓。一般氧化鋅避雷器K1=0.75，高水平的閥片避雷器K1=0.8。
根據10kV氧化鋅避雷器保護參數，當避雷器的持續運行電壓Ue=6.6kV時，則1mA直流參考電壓U1mA=18.9kV。當系統發生單相接地故障時，則其他兩相電壓Ue將升高√3倍，這時氧化鋅避雷器的荷電率由公式(2-1)可知，K1=√2×√3×6.6/18.9=0.86。在這樣高的荷電率情況下，氧化鋅避雷器保證不了長時間安全運行。因此，氧化鋅避雷器在系統單相接地或諧振時發生操作過電壓情況損壞較多。
3.2 四間隙星形組合式過電壓保護器保護
組合式過電壓保護器分無間隙和有帶串聯間隙兩種，本文主要討論帶串聯間隙氧化鋅避雷器。四間隙星形組合式過電壓保護器是一種帶串聯間隙的組合式氧化鋅避雷器，它是由四個帶放電間隙的氧化鋅單元構成，并以四星形方式聯接。
4 氧化鋅避雷器在運行中的問題簡析
4.1 氧化鋅避雷器的密封問題
在生產廠家那里，必須有很好的密封技術，氧化鋅避雷器的密封出現老化是影響其發揮作用的重要因素。要么是廠家的密封技術太過粗糙，要么就是密封材料本身的質量一般，不對應對各種環境的變化，沒有長時間使用的性能，一旦密封出現問題，潮氣自然會進入到避雷器里面，使得其內部的絕緣失效，導致氧化鋅閥片迅速出現劣化，最終引發避雷器的爆炸。
4.2 氧化鋅閥片抗老化性能差
避雷器的內部結構之一的氧化鋅閥片，會隨著避雷器使用時間的增加，其劣化程度會逐漸加深，從而造成泄漏的電流也慢慢增加，甚至在和瓷套內部放電，如果情況嚴重的時候，避雷器內部的氣體壓力以及溫度會在短時間內迅速上升，必然會造成避雷器的自身發生爆炸事故。
5 氧化鋅避雷器的相關技術措施
5.1 設計選型
設計選型的時候，盡量選擇有多年穩定地運行實踐的產品，并且要根據實際情況判斷該生產商是否具有先進設備、檢測手段等。例如，對組合式過電壓保護器的選用：
在選用組合式過電壓保護器時，首先要了解被選產品結構特點、ZnO電阻片和間隙的產品質量、整體的絕緣性能和密封性能。同時，其各性能指標必須全部符合國家及行業的規定和標準的要求。選擇MOA的重要技術參數是額定電壓、最大持續電壓、標稱電流、雷電沖擊保護水平、操作沖擊保護水平等，下面就3~35kV系統串聯間隙金屬氧化鋅避雷器選擇進行闡述。
5.2 在線監測
要有檢測氧化鋅避雷器的在線監測儀，在監測過程中，要加強監測的力度，嚴格要求，尤其是在可能出現故障的環境里(如雷電頻繁活動的區域)，對其容易發生故障的地方多加關注，對于接近使用壽命期限的避雷器更是要實時監測，定期排除各種可能發生的危險事故，利用在線檢測設備來減少事故的發生率，延長避雷器的使用壽命。
6 結束語
氧化鋅避雷器由于具有結構簡單、動作迅速、非線性好和保護性強等特性而得到廣泛應用，但造成避雷器發生各種安全事故的原因也有多樣，針對這些原因需要一一制定預防措施，并認真落實，相信對提高避雷器的安全性和延長其使用壽命會起到幫助作用。隨著電力設備逐步更新、技術不斷進步，在今后電網中可能會引進其他型號的新型避雷器，也會在學習中發現其他對于避雷器運行的影響因素，仍需要通過學習對這些知識有進一步的了解。
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