直流阀片的典型伏安特性分析与优化

金属氧化物电阻片（或称阀片）是构成金属氧化物避雷器的最重要元件，其主要成分是氧化锌和其他微量金属氧化物添加剂（如氧化铋等）。阀片的伏安特性是整支避雷器伏安特性的基础，对过电压的限制和绝缘配合有着重要影响。图18-1所示为某阀片的典型伏安特性。

图18-1　阀片的典型伏安特性曲线(www.xing528.com)

图中第一阶段为低电场区，又称为小电流区。在该区内，阀片表现出高阻特性，但随着温度升高，阻值会变小。在正常工作电压下通过的漏电流很小（≪1m A），接近于绝缘状态。第二阶段为中电场区，又称为击穿区，是阀片的保护特性区。在该区内，阀片阻值急剧变小，表现出优良的非线性限压特性。第三阶段为高电场区，又称为大电流区，该区曲线没有像二区那样具有很强的非线性，电流电压之间逐渐呈近似线性关系，一般将避雷器的操作冲击保护水平和雷电冲击保护水平选在这个区内。

直流避雷器在经受各种过电压时会吸收能量，使得金属氧化物阀片温度升高，在恢复正常持续电压运行后，泄漏电流会比正常温度时更大，从而继续对阀片加热。为了在吸收能量发热后还能在系统持续运行电压下稳定运行，就要求合理设计、选取避雷器参数，使直流阀片的散热快于发热，温度逐渐降低，保证整支避雷器的热稳定性。因此，从避雷器自身安全角度考虑，希望第一阶段的特性曲线越高越好，这样通过避雷器的泄漏电流就越小；从避雷器保护水平角度考虑，希望第二阶段和第三阶段的特性曲线越低越好，这样冲击电流下残压越低，有利于降低设备绝缘水平。