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由于在结构上不能采用外并电容的均压措施。避雷器高度超过5m时，如不采取措施，其电位分布不均匀系数将达1.2，荷电率达98。这将加速高场强处电阻片的老化。因此，通过Solid Works三维设计及改善电位分布＜br /＞ 的设计，并通过改变均压环的数量、大小、放置位置及深度等措施使500 kV无间隙线路避雷器（5.4m高）电位分布不均匀系数限制在10.4 以下[5]，详在避雷器整体模压注射硅橡胶过程中，避雷器各部分均处于受热状态（100℃以上）。当模压硫化完成（即避雷器密封完成），江苏徐州氧化锌避雷器冷却后内部将形成低气压。由“巴申曲线”可知，此时电阻片沿面闪络电压大为下降，有可能在较低电压下损坏避雷器。这是生产厂家容易忽略的工艺技＜br /＞ 术问题。＆emsp；＆emsp；（8）影响间隙放电稳定性的因素＆emsp；＆emsp；间隙放电电压的稳定性是避雷器保护性能的标准，棒－棒纯空气间隙与环－环带绝缘子支撑间隙放电特性本身存在差异。前者是极不均匀电场，后者是稍不均匀电场；前者放电电压稍低、分散性小，后者不仅分散性大，且受绝缘子污秽性能影响明显，当污秽引起漏电流且达到一定值时，它与避雷器本体漏电流形成一个“分压器”，明显地改变了整个避雷器电位分布，提高了避雷器放电电压值＜br /＞ ，这是设计者必须给予充分考虑的。 与瓷外套避雷器不同，复合外套避雷器的外套采用有机高分子材料，它必须进行许多验证其特性的试验[6]，如耐天侯试验、江苏徐州氧化锌避雷器耐电蚀试验、耐盐雾试验等。这些试验的要求及试验方法大部分都已体现在IEC新版本的标准中。＆emsp；＆emsp；（1）复合外套起痕和电蚀试验＆emsp；＆emsp；按比例制作了避雷器比例元件。雾室温度20~25℃，盐雾中NaCl含量为9.8kg/m3，以3.9L/ m3·h速度喷＜br /＞ 向比例元件。同时将等比例持续运行电压Uc施加于比例元件上，持续时间1000h。试验期间无过流中断，比例元件复合外套无起痕、裂缝和树枝状裂纹产生，伞裙未击穿。＆emsp；＆emsp；（2）热机试验及沸水煮试验＆emsp；＆emsp；该项试验用于验证避雷器在冷热、机械力共同作用下法兰与环氧玻璃纤维布筒结合部分粘合剂的性能，该项试验分两步进行：＆emsp；＆emsp；1）比例元件在下列条件同时作用下进行试验：①2次（-35±5）℃ ~（50±5）℃冷＜br /＞ 热循环，高低温度至少保持8h，每一循环持续24h；②给比例元件施加50额定拉伸负荷的负荷力。＆emsp；＆emsp；2）比例元件在0.1 NaCl的溶液中沸煮42h后，立即放进环境温度的水溶液中浸泡24h，取出后在环境温度空气中静放24h，直到表面干燥。＆emsp；＆emsp；（3）爬电比距的选择＆emsp；＆emsp；硅橡胶的复合外套的耐污秽性能比瓷套高出66。这是由硅橡胶的憎水性所决定的，憎水性来自硅橡胶分子中具有排斥水分子天性的。试＜br /＞ 验结果表明：＆emsp；＆emsp；1）复合外套耐污秽性能远高于瓷套，江苏徐州氧化锌避雷器但尚未取得定量的结论。＆emsp；＆emsp；2）复合外套提高的耐污性能可留给用户、电力部门作为裕度考虑。因此，爬电比距的设计仍按瓷外套标准考虑。这一设计还受两个外界因素影响：①复合外套比瓷套更容易提高爬电比距，但必须保证电弧小距离（如110kV下≥1m）；②笔者认为，两类有串联间隙避雷器选择爬电比距应有所不同：棒－棒纯空气有间隙避雷器本体爬距≥1.7cm/＜br /＞ kV即可认为是的，因为，正常运行电压下避雷器本体几乎不承受任何电压值；环－环绝缘支撑有间隙避雷器，其爬距应为避雷器本体爬距与支撑绝缘子爬距之和，作者建议，爬电比距应分别规定，避雷器本体≥1.7cm/kV，支撑绝缘子≥1.7cm/kV，因为在正常运行和雷击瞬间不同工况下，两者都需分别承受了几乎100的过电压，避雷器总体爬电比距≥3.4cm/kV。我国无间隙线路避雷器的使用量超过有间隙线路避雷器＜br /＞ ，90的330kV、500kV线路使用无间隙线路避雷器。无间隙避雷器在绝缘配合上，保护性能分散性小，仅仅取决于一条U-I特性曲线，保护裕度大。避雷器运行事故率已低于0.03/100相·年以下，且无间隙线路避雷器限制操作过电压的优点是目前有间隙线路避雷器所不能达到的。表4列出两种线路避雷器的技术要求及性能[无间隙线路避雷器的运行条件除满足一般电站避雷器要求外，还应满足以下条件：＆emsp；＆emsp；（1）承受各＜br /＞ 种内过电压作用，特别在线路中段，内过电压值高，过电压出现频率高，要求通流容量较大。
我国线路避雷器分有串联间隙和无间隙两大系列。江苏徐州氧化锌避雷器与上的不同之处是目前无间隙线路避雷器占50以上。＜br /＞ 2 线路避雷器设计技术＆emsp；＆emsp；无间隙线路避雷器的成功应用得益于硅橡胶复合材料，它取代了原有瓷外套，使220kV避雷器的质量从260kg降至50kg以下，从而实现在杆塔上悬挂安装。有串联间隙线路避雷器由避雷器本体和外串联间隙组成。本体与普通的复合外套避雷器相当，外串联间隙（放电间隙）由两个环–环或棒–棒型放电电极组成，如图1所示。避雷器本体两端采用金属法兰封口，内部装有非线性ZnO电阻片并＜br /＞ 用簧压紧的环氧玻璃纤维布筒，其外部采用硅橡胶伞裙包封。这样，避雷器大大减少了因“漏气”而带来的受潮问题。上、下法兰设计了经典的球头、球窝，分别与高压端、接地端连接。以2003年我国天生桥—广州线投入使用的500kV有间隙线路避雷器设计为例，江苏徐州氧化锌避雷器除秉承电站避雷器技术基础外，还必须解决如下8点关键技术问题：＆emsp；＆emsp；（1）优良性能的硅橡胶复合外套 ＆emsp；＆emsp；采用硅橡胶等有机绝缘材料生产的避雷器复合外套必须＜br /＞ 具备耐天侯、抗紫外线、耐电蚀损等优良性能。与瓷套相比，硅橡胶复合外套在重量、耐污性能上占有很大优势，详见表1。复合外套可选用的材料、品种很多。我国主选材料为乙烯基硅橡胶，其分子结构式如图2 。由图2可见，硅橡胶主链为Si—O键，键能高达445kJ/mol，远高于太阳紫外线能量（398kJ/moI）。因此，避雷器于户外长期使用时,紫外线不能断开Si—O键，不发生硅橡胶开裂、“粉化” 现象。 （2）具＜br /＞ 备耐久性粘接技术 ＆emsp；＆emsp； 江苏徐州氧化锌避雷器避雷器在多年使用中要经受引 线拉力、线震、风摆、冰雪等的作用。上、下法兰与环氧玻璃纤维布筒的粘接部分是避雷器负载力传递区域，也是密封技术的薄弱环节。笔者认为，采用高温、度环氧浇合剂和倒锥形结构是目前成功的设计之一，实践也证明了这一点。 ＆emsp；＆emsp；（3）对接口的包封技术＆emsp；＆emsp； 包封硅橡胶复合外套上、下法兰与环氧玻璃布筒连接的外露面是避雷器加强密封的良策，也是防止电蚀损的＜br /＞ 又一有效措施。目前许多国外同类产品在工艺上亦未能实现这样的包封；但必须保证硅橡胶与法兰各种金属材料及热处理后的镀层之间有良好的粘合。此外，可在法兰上增加一个下大上小的槽形结构，以增强硅橡胶不出现脱胶的机械应力。＆emsp；＆emsp；（4）防技术＆emsp；＆emsp；为取得良好的防性能可在模压硫化伞裙前将环氧玻璃纤维筒加工出长条梯形槽，并用专用楔形嵌件堵紧。梯形槽在避雷器故障时起排气作用，楔形嵌件保证注塑时硅橡胶不至于进入环氧＜br /＞ 玻璃纤维布筒内腔。梯形槽的长度、数量、防力须经严格计算及试验求得。该型避雷器在中国及都通过了40kA和800A的短路电流试验。＆emsp；＆emsp；（5）吸收能量校核＆emsp；＆emsp；有间隙线路避雷器由避雷器本体和外串联间隙构成。正常运行工况下避雷器本体的荷电率为10以下，它主要承受雷击过电压，因此对它的其他技术性能要求大为降低。避雷器电阻片承受雷击过电压的能力极强，直径50mm的电阻片即能承受4/10ms、100kA＜br /＞ 大电流冲击，其技术特性参见表2。330kV、500kV线路避雷器的突出技术问题是电位分布不均匀。与瓷套式避雷器不同，它是悬挂在空中的，必须采用三维电场、用有限元法计算其电位分布[5]。
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当过电压值达到规定的动作电压时,避雷器立即动作,流过电荷，限制过电压幅值，保护设备绝缘；当电压值正常后，避雷器又迅速恢复原状，以保证系统正常供电。原始的避雷器是羊角形间隙，出现于19世纪末期，用于架空输电线路，＜br /＞ 防止雷击损坏设备绝缘而造成停电，故称“避雷器”。20世纪20年代,出现了铝避雷器,江苏徐州氧化膜避雷器和丸式避雷器。30年代出现了管式避雷器。50年代出现了碳化硅避雷器。70年代又出现了金属氧化物避雷器。现代高压避雷器，不仅用于限制电力系统中因雷电引起的过电压，也用于限制因系统操作产生的过电压。 避雷器有管式和阀式两大类。阀式避雷器分为碳化硅阀式避雷器和金属氧化物避雷器(又称氧化锌避雷器)。阀式避雷器＜br /＞ 主要由封闭在瓷套中、相互串联的火花间隔及非线性电阻构成，火花间隙能在遇到过电压时被击穿放电，在正常运行的工频电压下起着将电源与非线性电阻相互隔断的作用。非线性电阻在过电压时能吸收过电压能量以限制放电电压下的残压，和起着限制工频续流的作用。非线性电阻在正常工作状态下对工频电流的电阻非常大，因而使工频电流被隔断；当遇到雷电时，在过电压作用下电阻值非常小，使雷电流得以畅通流地。雷电流过后，其电阻值又＜br /＞ 自动恢复到原来的较大值。将跟随而来的工频续流限制在较小范围之内，对被保护设备起到防雷保护作用，也是使电网恢复正常。 [1] 管式避雷其结构原理见图。内间隙（又称灭弧间隙）置于产气材料制成的灭弧管内，外间隙将管子与电网隔开。雷电过电压使内外间隙放电，内间隙电弧高温使产气材料产生气体，管内气压迅速增加，高压气体从喷口喷出灭弧。管式避雷器具有较大的冲击通流能力，可用在雷电流幅值很大的地方。但管式避雷＜br /＞ 器放电电压较高且分散性大，动作时产生截波，保护性能较差。主要用于变电所、发电厂的进线保护和线路绝缘弱点的保护。碳化硅避雷其基本工作元件是叠装于密封瓷套内的火花间隙和碳化硅阀片（电压等级高的避雷器产品具有多节瓷套）。江苏徐州阀式避雷器阀式避雷器火花间隙的主要作用是平时将阀片与带电导体隔离，在过电压时放电和切断电源供给的续流。碳化硅江苏徐州避雷器的火花间隙由许多间隙串联组成，放电分散性小，伏秒特性＜br /＞ 平坦，灭弧性能好。碳化硅阀片是以电工碳化硅为主体，与结合剂混合后，经压形、烧结而成的非线性电阻体，呈圆饼状。
