氧化锌避雷器由具有较好的非线性伏安特性的氧化锌电阻片组装而成。在正常工作电压下，具有极高的电阻而呈绝缘状态，在雷电过电压作用下，则呈现低电阻状态，泄放雷电流，使与避雷器并联的电器设备的残压，被抑制在设备绝缘安全值以下，待有害的过电压消失后，迅速恢复高电阻而呈绝缘状态，从而有效地保护了被保护电器设备的绝缘免受过电压的损害。
它与阀式避雷器相比具有动作迅速、通流容量大、残压低、无续流、对大气过电压和操作过电压都起保护作用、结构简单、可靠性高、寿命长、维护简便等优点。
在10kV系统中，氧化锌避雷器较多地并联在真空开关上。以便限制截流过电压。由于氧化锌避雷器长期并联在带电的母线上，必然会长期通过泄漏电流，使其发热，甚至导致爆炸。因此，有的工厂已经开始生产带间隙的氧化锌避雷器，这样可以有效地消除泄漏电流。
（一）氧化锌避雷器的结构和保护特性
1.型号含义
图6-12是避雷器型号含义。
2.结构原理
氧化锌避雷器和普通阀型避雷器在结构上的主要区别是阀片的材料不同，金属氧化物避雷器的阀片材料是以氧化锌为主体，添加其他少量金属氧化物，如三氧化二铋、三氧化二钴、二氧化锰、三氧化二锑等，经过粉碎混合后至高温下（1000℃以上）烧结而成。氧化锌阀片比碳化硅阀片具有更优良的特性，非线性系数仅为0.01～0.04，即使在大电流下，非线性系数也不大于0.1。在正常运行电压下，流过的电流很小，仅为1mA左右，这样小的电流不会使阀片过热烧坏，因此可以不用串联间隙来隔离工作电压。而在高电压下，其电阻瞬时变得很小，可以通过大量电流，残压也很低。
图6-12 避雷器型号含义
由于氧化锌阀片的通流容量大，阀片直径小，瓷套的内径比阀片的直径大得多，这就需要采取专门的固定措施，对于实心阀片，用3～4根绝缘拉杆放在阀片周围加以固定；对于中间有孔的阀片，如图6-13所示，用一根绝缘拉杆4将阀片6穿在其上加以固定，然后装在瓷套内，再在顶部用弹簧2压紧，使芯体牢固地固定在瓷套内。
氧化锌避雷器装有防爆装置，即在避雷器每节元件上设有由薄金属片或塑料片构成的薄弱环节和排气导弧孔。当元件内部发生阀片击穿和闪络时，内部气压骤然升高，此时薄弱环节防爆膜首先破坏，将内部高气压放出，并沿着排气导弧孔的方向排放高温气体，瓷套内部压力迅速降低，从而避免瓷套发生爆炸，也有将金属盖板制成具有弹性特性，当元件内部气压高于盖板预加的弹性变形压力时，盖板就被顶开，将内部高压气体排出。后者的优点是盖板同时起着防爆和密封的双重作用，防爆性能好，其结构原理如图6-14所示。
图6-13 氧化锌避雷器芯体
1—上金属隔板；2—弹簧；3—螺栓；4—绝缘拉杆；5—绝缘固定套板；6—阀片；7—螺栓；8—下金属隔板
图6-14 氧化锌避雷器的防爆结构原理
1—金属薄板；2—塑料薄板；3—排气导弧孔；4—橡皮垫圈；5—玻璃片；6—弹性盖板；7—定位垫圈；8—法兰；9—瓷套(www.xing528.com)
3.主要特点
（1）结构简单、体积小、质量轻、寿命长。
（2）性能稳定。由于没有间隙，不存在间隙放电电压不稳定等问题。
（3）制造方便。由于取消了串联间隙，相应简化了结构和制造、试验程序，适宜自动化生产。
（4）易于制成直流避雷器。因有间隙的避雷器在直流下难以灭弧，氧化锌避雷器没有间隙，就不存在灭弧难的问题。
（5）保护性能好。氧化锌避雷器的保护性能与间隙的放电电压无关，仅由阀片的冲击残压决定。而其阀片的残压要比碳化硅低，伏安特性更平坦，所以保护性能好。
（6）可以承受多重雷击。雷电流通过氧化锌避雷器后，没有工频续流问题，每次雷击过程中通过避雷器的累计能量大为减少，因此，可以承受多重雷击。
（7）可以对大容量电容器组进行保护。装在大容量电容器组周围的避雷器，当火花间隙放电时，相当于一个内阻为零的电源对避雷器进行放电，起始电流很大，碳化硅阀片难以承受；氧化锌避雷器在接近保护水平时就开始导通，将电容器放电时间拉长，使通过避雷器的电流大大减小。
4.主要类型
氧化锌避雷器分为无间隙、带并联间隙和带串联间隙三种结构形式，其中无间隙型是主要的。
图6-15 并联间隙避雷器
R1—主阀片；R2—串联阀片；F—并联放电间隙
（1）无间隙型。无间隙型氧化锌避雷器的内部主要元件仅有氧化锌阀片，运行中，阀片经常不断地有工频电流流过，产生热量，温度升高，使阀片阻值下降，如散热条件不好，温度会进一步升高，导致阀片老化，以致发生爆炸。为解决阀片的散热问题，可在瓷套内部空间填以固体绝缘物以提高热传导能力。或灌注硅橡胶，将阀片侧面裹以硅橡胶后装入瓷套内使之紧贴瓷套表面；或填以石英砂，或增大瓷套表面面积，以增加散热面积。当工频泄漏电流很小时，也可以不采用上述措施。无间隙氧化锌避雷器在运行过程中必须监测它的工频泄漏电流，以判断避雷器是否正常。
（2）带串联间隙型。带串联间隙氧化锌避雷器的结构与普通阀式避雷器的结构基本相同。在正常运行电压下，氧化锌阀片上没有工频电流的作用，所以不必考虑氧化锌阀片的老化问题。但由于氧化锌阀片的阻值很大，分担了部分工频电压，串联间隙上的电压比普通阀式避雷器要低，因而间隙距离可以大大缩短。另外由于氧化锌阀片的限流作用，工频续流很小，电弧完全可以自行熄灭，所以间隙也不必考虑灭弧问题，无需采用多个平板间隙或磁吹限流间隙。同时由于间隙距离小，在过电压的作用下可以迅速击穿，相应的冲击放电电压大大下降，由于氧化锌阀片的流通能力是碳化硅阀片的4倍，因此其直径可以大大缩小。
（3）带并联间隙型。并联间隙避雷器的结构原理如图6-15所示。它将阀片分成主阀片R1和串联阀片R2两部分，在R2上有并联放电间隙F。在正常运行时，并联间隙不放电，通过阀片的电流很小，运行安全可靠；当遭受雷电过电压时，避雷器规定值之前，并联间隙F就开始放电，将R2短接，避雷器的残压仅为间隙R1上的残压，其值较低，保护性能更佳。
按绝缘材质的不同类型来区分，氧化锌避雷器有磁套型和合成绝缘（硅橡胶）型两种，目前使用最多的仍是磁套型。合成绝缘型的外壳与阀片浇注成一体，内部没有气隙，不会发生受潮，体积更小，重量更轻，合成套具有憎水性，并具有良好的防污性能和防爆性能。
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