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摘要：目前，在变电站中广泛使用氧化锌型避雷器。氧化锌避雷器提供了可靠控制的雷电设备水平。由于长期以来在户外和在工作频率的压力下，放电阀可能受到潮湿的影响，这会降低电气设备的防护性能，并导致电气设备的损坏，甚至整个网络的运行。氧化锌避雷器在运行过程中，当避雷器内部阀片老化、受潮、污染时，总泄漏电流变化不大，但占总泄漏电流10%-20%的阻性电流大幅度增加，因此阻性电流能灵敏地反映氧化锌的劣化过程避雷器。阻性电流的基波分量不受电网电压高次谐波的干扰，能可靠地反映避雷器的劣化状况。因此，以阻性电流基波作为判断避雷器劣化程度的依据，分析大电流冲击对避雷器的性能影响时必要的。
关键词：避雷器，电流冲击；性能
氧化锌避雷器是变电站最常见的避雷器，目前在国际上具有普遍性。氧化锌是避雷器阀片的主要组成部分，其伏安特性要比通常使用的碳化硅电阻器好得多。由于有限的耐力，电气设备在电压过大的情况下可能受到影响，导致断电。因此避雷器安装在电气设备上，可保证控制水平的电压保持稳定，大大降低电气设备发生故障的可能性。避雷器的基本原则是，在额定工作频率电压下，避雷器接地端的泄漏电流很小，从几十到数百微安左右不等；当雷击导致最终的避雷器过电压时，避雷器阀门的非线性性能开始工作，放电管处于通电状态，通过避雷器达到千安培的电流进入地面，使电气设备不受电击电压的影响。成品避雷器由氧化锌电阻器、硅橡胶外套、上下电极、连接螺母、不锈钢夹紧螺母组成。
由于冲击电压和工业频率电压而在工作状态下的避雷器，长期处于发热状态；这导致阀门性能不稳定；避雷器由于其工艺、材料生产、产品的密封性不好；避雷器在工作时吸收外界的水分，大大提高了它的导电性，当避雷器的湿度较高时；急剧增加的电流会引起电阻器过热，通过避雷器流过的电流电阻会大大增加。避雷器很长一段时间受到外界条件的影响，外部瓷器外壳有一个密封阀的瓷套覆盖着污垢和潮湿，如果局部受潮和污垢，瓷器外壳或阀门板就会造成放电电位分布不均，当电位差达到某一数值时，就会产生局部数，而在持续发展的情况下，最终会使阀门板达到某一数值。由于高温，放电管有熔化和损坏。根据福雷电气公司关于HYSWS-17/50产品指示，HYSWS-17/50LOKV必须垂直安装，为了防止由于长时间的避雷器绝缘倾角而造成的抗拉强度降低，并影响避雷器的密封性最终可能影响整个电网的正常运作。
一、避雷器故障情况下特征量的变化特性
总的来说，通过放电阀的全电流值很低，基本稳定在几百微安培上，其阻性分量仅为总电流的5%-10%。由于放电阀的非线性特性，电阻器板上产生电阻电流，除了基波元件外，还有三种或五种奇次谐波。流过线性电容的电流分量相当于母线电压波形。在所有电流元件中，电流电阻元件在阀门板上产生活性损耗，导致阀门在热状态下的长期停留，逐渐老化，最终热崩溃，这是避雷器阀片故障的主要原因。当避雷器阀片出现受潮情况，通过阀门节气门流过的电流阻力在使用过程中会大大增加，当避雷器阀片老化，电流高次谐波的电阻要高得多，且其基极元件的增加幅度相对较小；当避雷器的外部瓷壳粘在泥中并处于潮湿状态时，外部瓷壳会改变电位分布情况，外部瓷壳和内阀之间的电位差增加到一定程度，从而导致以峰值形式出现的局部放电，在阀门板的电阻电流形式表现为脉冲尖峰。因此，阀片全电流和电阻电流的全电流检测，主要电流波和高谐波能有效地应对避雷器的故障，其中高次谐波中有许多三级谐波，因此，高次谐波观测主要集中在三次谐波上。
二、大电流冲击对避雷器的性能影响
（一）电阻片大电流耐受能力影响因素
影响电阻片但电流耐受能力的因素主要有3个：第1个是电阻片的直径；第2个是边釉的材料性能；第3个是边釉的涂布和烘干工艺。
10多年前，配电网的避雷器主要用于直径35mm的电阻，但即使是这样，大多数具有相同规格的电阻通过65kA大冲击电流的工厂也很难，所以GB11032-2000标准采用替代方法，考虑到多边环境协定的标准和国内生产水平，也就是说，所以GB11032—20000标准中既采用UEC标准又照顾国内制造水平的变通办法来处理。然而，近年来，由于技术进步和市场激烈竞争的两个原因，相当多的制造厂改变配网避雷器的电阻片直径，其直径越来越小。例如，为避雷针安装的电阻器板，分配电阻器的直径已降至31毫米，甚至降至28毫米。但问题是，如果所使用的电阻片直径太小，很难通过65kA，从试验结果可以清楚地看到，滑道过两次，直径35毫米、直径31毫米和直径28毫米的阻力板遭到大电击，电阻片均不能成功通过相同的耐受试验。这与多年的电阻片研究十分吻合，直径为28毫米的电阻片的大电流强度，即40kA，直径31毫米电阻片，电流强度大，约40-50kA。
边釉的用途通常是提高电阻器板的防潮能力，通常包括145漆、玻璃釉、硅橡胶等。从多年使用的情况来看，材料的绝缘性能本身不是一个问题，只要电阻的大小，涂层和干燥工艺合适，任何材料都有非常成功的例子，也就是说，直径35mm电阻片成功通过了两次65kA大电流冲击强度试验。但对于不同的过程，往往给出不同的性能。高压绝缘最怕硬绝缘接口不均匀或组合不良，特别是在遇到冲击电压时。如果在界面上存在局部气泡，在冲击电压下首先形成气泡放电，然后形成整体击穿绝缘，且波动越大，作用更明显。因此，电阻片在电流严重碰撞时的损坏性质基本上反映了侧面闪络，这实际上是通过表面和烧伤釉的结果，所以它看起来像一个侧面闪络。图3是电阻片边缘的显微结构图，上面厚度约10微米是电阻片边缘的衬里，下面是电阻片中的金属氧化物半导体外壳，有明显的不均匀的连接，而这种不均匀的接口组合将直接影响电阻片的大电流冲击耐受水平。
（二）氧化锌非线性电阻片的小电流特性和残压特性
整个避雷器的小电流特性和残压特性与避雷器中氧化锌电阻的性能密切相关。为了更好地了解大电流冲击对避雷器性能的影响，对大电流冲击后的整个避雷器进行了拆卸，并对内部氧化锌电阻的性能进行了测试。解体后观察发现，氧化锌避雷器的结构是将带有两个铝金属环垫片的电阻片串用热塑性套管紧紧包裹，置于硅橡胶外绝缘的玻璃纤维缠绕环氧圆筒内，并用绝缘胶填充密封。通过对拆卸后避雷器内部损伤的观察，发现复合绝缘护套在冲击结束后外观无明显变化；避雷器下电极端在雷电冲击下开裂鼓包；包裹电阻片串的热塑性套管开裂从避雷器底部观察到明显的碳化现象。
三、结语
在整只避雷器进行整个电流冲击后，避雷器电阻片的电流特性和剩余压力有一定的方向性。这主要是由于由于雷暴老化，在锌氧化物边界的肖特基势垒有不对称的扭曲。避雷器在电击负至2000次后崩解，观察到在避雷针电阻电路端的严重表面碳化和电阻板在正极性结束的正常外观，可能是由于靠近金属电片的电流集中的原因。
参考文献
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