氧化锌避雷器原理与试验分析

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［摘要］金属氧化物避雷器（下文简称MOA ）以其优异的技术性能逐渐取代了其它类型的避雷器，成为电力系统的换代保护设备。

由于
MOA 没有放电间隙，氧化锌电阻片长期承受运行电压，并有泄漏电流不断流过MOA 各个串联电阻片，这个电流的大小取决于MOA 热稳定和电阻片的老化程度。

如果MOA 在动作负载下发生劣化，将会使正常对地绝缘水平降低，泄漏电流增大，直至发展成为MOA 的击穿损坏。

所以监测运行中MOA 的工作情况，正确判断其质量状况是非常必要的。

［关键词］金属氧化物避雷器；泄漏电流；现场测试氧化锌避雷器原理与试验分析
徐静
（邯郸供电公司，河北邯郸
056000）
1概述
避雷器按结构分为保护间隙和管式避雷器、阀式避雷器（配电型FS 、变电所型FZ ）、磁吹阀式避雷器和金属氧化物避雷器。

目前常使用的避雷器大致可分为：普通阀式、磁吹阀式和氧化锌避雷器。

火花间隙决定了避雷器的放电电压，串联的阀片决定了避雷器的残压和续流。

带并联分路电阻的避雷器使整个火花间隙分布的电压更均匀，更有利于熄弧并改善了放电性能。

磁吹阀式与普通阀式的主要元件相同，所不同的只是采用磁场驱动电弧来提高灭弧性能。

这两种避雷器由于都存有火花间隙，多少都会有些密封不良，使内部受潮，降低灭弧，影响放电性能，所以正在逐渐被新型的氧化锌避雷器所取代。

2氧化锌避雷器的基本组成
2.1氧化锌避雷器的运行条件1）环境温度不高于+40℃，不低于-40℃；2）长期施加在避雷器端子间的工频电压应不超过其持续运行电压；3）地震强度7度及以下地区；
2.2避雷器型号的表示方法（如图一所示
）
图一避雷器型号的表示方法
2.3氧化锌避雷器的基本结构
金属氧化物避雷器的基本结构是阀片。

阀片是以氧化锌为主要成分，并附加少量的Bi 2O 3、Co 2O 3、MnO 2、Sb 2O 3等金属氧化物添加剂，将它们充分混合后造粒成型，经高温焙烧而成的。

这种阀片具有优良的非线性、大的通流容量。

由于此阀片是由金属氧化物组成的所以通常称为金属氧化物避雷器，并用MOA 表示。

2.4氧化锌避雷器的伏安特性
氧化锌避雷器MOA 的伏安特性可分为小电流区、非线性区和饱和区，分别如图二所示的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区。

非线性系数α是衡量避雷器性能好坏的指标之一。

在相同冲击电流的作用下，其值越小避雷器电阻片上的残压就越小。

图二氧化锌避雷器的伏安特性
3氧化锌避雷器的优点
3.1无串联间隙
在工作电压作用下，氧化锌避雷器（MOA ）实际上相当于绝缘体，因而工作电压不会使氧化锌避雷器（
MOA ）阀片烧坏，所以不用串联间隙来隔离工作电压。

当然也就没有普通避雷器那样因串联间隙而带来
的一系列问题，大大改善了陡波下的响应特性，放电无延迟，限制过电压效果很好
3.2无续流
当作用在氧化锌避雷器（MOA ）阀片上的电压超过某一值（我们称其为起始动作电压）时，将发生“导通”现象，其后氧化锌避雷器阀片上的残压受其良好的非线性特性所控制，当系统电压降至起始动作电压以下时，氧化锌避雷器的“导通”状态终止，又相当于一绝缘体，因此不存在工频续流。

由于无续流，使动作后通过的能量很小，对重复雷击、操作波等短时间可能重复发生的过电压保护特别适用。

3.3电气设备所承受的过电压数值可以降低
虽然10kA 雷电流下的残压值氧化锌避雷器与普通阀式避雷器相同，但后者只在串联间隙放电后才可将电流释放，而前者在整个过程中都有电流流过，因此降低了作用在变、配电站电气设备上的过电压值。

3.4通流容量大由于氧化锌避雷器的通流容量大，所以可广泛用来限制内部过电
压。

氧化锌避雷器（MOA ）的主要特性有起始动作电压和压比等。

起始动作电压又称转折电压，从这一点开始，电流将随电压升高而迅速增
加，其非线性系数α将迅速进入0.02-0.05的区域，即非线性区。

通常是以1mA 下的电压作为起始动作电压，其值为最大允许工作电压峰值的105%-115%。

压比指氧化锌避雷器通过大电流时的残压与通过1mA 直流电流时电压之比。

压比越小，意味着通过大电流时的残压越低，则氧化锌避雷器的保护性能越好，其值约为1.6-2.0。

另外，氧化锌避雷器还具有体积小、重量轻、结构简单、使用寿命长等优点。

4氧化锌避雷器的绝缘预防性试验1）避雷器在试验前必须检查其外部有无损坏及放电现象。

2）氧化锌避雷器的绝缘预防性试验项目包括：4.1测量绝缘电阻
测量金属氧化物避雷器的绝缘电阻，可以初步了解其内部是否受潮，便于及时发现缺陷。

4.2测量直流1mA 时的起始动作电压U1mA
1）目的：测量金属氧化物避雷器的U1mA ，主要是检查其阀片是否受潮，确定其动作性能是否符合要求。

2）测量金属氧化物避雷器的U1mA 通常可采用倍压整流电路，用直流高压发生器测量。

因泄漏电流大于200μA 以后，随电压的升高，电流急剧增大，故应仔细地升压，当电流达到1mA 时，准确地读取相应的电压U1mA 。

4.3测量0.75U1mA 直流电压下的泄漏电流
1）目的：0.75U1mA 直流电压值一般比最大工作相电压（峰值）要高一些，在此电压下主要检测长期允许工作电流是否符合规定，因为
这一电流与金属氧化物避雷器的寿命有着直接的关系，一般在同一温度下泄漏电流与寿命成反比。

2）测量时应先测U1mA ，然后再在0.75U1mA 下读取相应的电流值。

根据《
规程》规定，0.75U1mA 下的泄漏电流应不大于50μA 。

5金属氧化物避雷器的在线监测5.1在线监测的必要性
（下转第238页）
应用科技
229
2010年4月(下
)
（上接第229页）
氧化锌避雷器MOA 的事故及缺陷绝大部分由进水受潮引起，主要原因是密封不良及制造过程中带入潮气，由于MOA 无串联间隙、内部的绝缘距离相对较短，并且内部为空气绝缘，闪络电压较低。

一节避雷器严重受潮，极有可能发生爆炸。

进水受潮这一过程带有相当的突发性，按照目前常规采取的一年一次的停电预试有时不能及时发现问题。

所以对氧化锌避雷器MOA 进行运行状态下的监测是十分必要的。

5.2在线监测全电流和带电测试阻性电流分量
连续的在线监测，在110kV 及以上电压等级电力系统中已普遍采用，大多数单位采取运行值班人员定期巡视记录，也有接入计算机系统集中显示。

这种方法虽然简单，但对MOA 来说，灵敏度较低，因为避雷器的绝缘情况由阻性分量决定的，?但是这种方法测量严重进水受潮的MOA 是有效的。

全电流数据分析时要着重进行纵向和横向的比较，应
注意运行电压、环境温度、相对湿度和表面污秽等因素的影响。

考虑到电网电压的波动、仪表误差和视觉误差。

6结语
虽然预防性试验可以检查出避雷器存在的缺陷，但其试验周期长，试验时需停电检查，故不能及时发现缺陷，所以带电测试和在线监测就会成为避雷器试验的必然趋势。

随着科技的发展，避雷器定会向着运行安全可靠、试验方法简单、动作准确率高的方向发展。

［参考文献］
[1]电气试验,甘肃省电力工业局,中国电力出版社,2007.
[2]张家安,氧化锌避雷器现场带电测试研究,华胜公司科技部;武汉电力学院报,2007.
喷、喷薄或局部擦粉现象，如发现不合格件，应把好关防止进入烘道，尽可能取下重喷。

如个别工件因薄喷不合格，在固化出烘道后可以重喷再次固化。

2涂装质量要求及问题
在工程机械制造过程中，涂装是一道必不可少的工序，具有以下意义：1
）防锈保护。

工程机械绝大多数是野外作业，且工况恶劣，工程机械涂装的主要功能是对车体的防锈保护，延长整机寿命，使其较好的发挥使用功能。

在制造过程中，零部件的涂装还可以在工序间起到防锈作用，减少因工序间锈蚀而造成的损失和加工成本。

2）获得美的外观，增强市场竞争力。

良好的涂装使产品有美好的外观，给人以美感。

随着社会的发展和生活水平及审美意识的提高，人们对工程机械产品的要求己不再局限于其内部质量和性能，而把外观质量作为另一选择标准。

获得光滑、均匀、饱满的涂层，提高产品外观质量已成为工程机械
涂装的个主要目的，并以此提高产品的市场竞争能力。

3
）警示作用。

如注油位置，工程机械通常涂红色涂料，使用户能快速找到给油点。

另外，在施工过程中，一些部位容易发生危险，因此人不宜靠近，一般涂装成黑黄相间的条状警戒色。

作为粗放型设备的工程机械其外观质量一直远不如其它机械产品，涂装技术水平相对落后。

但是，伴随着产品内在质量的提高，工程机械在涂装方面也加大了技术改造和设备投入。

如夏工、宣工、柳工、山推等工程机械厂家近年来都加大了涂装设备投入。

技术和设备的投入使得工程机械的涂装水平提升了一个档次，外观质量大为改善。

产品外观质量定位不高是工程机械行业涂装水平不高的主要原因。

但涂装设备、工艺落后、管理水平不高、缺乏涂装专业技术人员则是工程机械行业涂装存在的主要问题，总结如下几点：
2.1设备、工艺问题
尽管电泳涂装、粉末涂装等现金涂装技术在工程机械行业得到应用，但应用十分有限，绝大多数企业采用的都是溶剂型涂料及空气喷涂。

尽管工程机械厂家大都建成了专门的涂装生产线，但是设备档次不高，使用中一些主要参数控制不严，设备不能达到设计的最佳状态。

有些企业为了提高生产效率，喷涂工艺以空气喷涂为主，喷漆室开门作业，且漆膜未干燥就进入下一道工序。

这些因素使得涂装质量无法保证，对工人的健康不利，并造成严重的环境污染。

2.2涂装管理水平
管理对于质量有着很重要的意义。

涂装管理作为涂装“三要素”之一，是获得良好涂层的重要保证。

工程机械涂装管理主要存在的问题在质量管理，对前处理没有必要的质量控制手段和可执行的标准，对涂层的质量检查主要依靠目测，缺少必要的仪器设备。

另外，涂装操作人
员技能水平不高，操作随意，导致涂装质量不稳定。

2.3涂装队伍
无论是先进的设备工艺，还是有效的管理，其应用和实现都必须依靠人：涂装在工程机械制造中的地位一直不如焊接、机械加工，在专业技术人员方面更是相差甚远，一些企业甚至连一个涂装专业技术人员也没有。

3涂装质量管理的探讨
涂装生产过程复杂，用合理、高效的质量管理方法来控制产品质量便显得十分重要，常用的质量管理方法有缺陷收集表、质量控制卡、排列图、头脑风暴法、因果图等，汇集了用于帮助解决问题的多种方法。

这些质量管理方法浅显易懂，用简单的辅助材料就可以进行。

缺陷收集表、质量控制图能够提供有关缺陷种类、缺陷地点和缺陷频次信息并用图形来表示的方法；排列图可以求得每种缺陷的意义；头脑风暴法用于发现和收集关于某个议题的想法和主意；因果图用来帮助小组工作人员把一个问题分解为其各种原因。

我国工程机械的涂装管理主要存在以下几个方面的问题：一是专业技术人员缺乏，在涂装线工艺设计、设备管理、涂装技能、涂料研究开发等方面均缺乏相应的专业人才。

二是质量管理体系不完善，主要表现在管理制度、工艺文件体系、配套单位质量管理和相应的技术要求规范等方面。

在此，就工程机械涂装行业建议如下：
1）从汽车涂装专业引进人才，充实工程机械涂装的人才队伍。

2）在工艺设计、工艺管理等方面向汽车涂装借鉴，加快新工艺和新设备的开发，提高涂装的质量，降低能耗和环境污染。

3）加强涂装人员的培训，提高技能，保证质量。

4）提高工程机械的涂装规范水平，加强质量管理。

5）投入人力、物理，加快新涂料的开发和应用。

4结语
工程机械产品涂装质量的提高必须依赖先进的涂装技术，主要企业会加大对涂装工艺、设备的改造和更新；一定时期内空气喷涂技术还将在工程机械行业中广泛应用，但电泳涂装、粉末涂装等先进、环保的涂装技术在工程机械行业中的应用将逐渐得到推广。

引进涂装专业技术人员、提高涂装管理水平，是提高工程机械产品涂装质量的当务之急。

［参考文献］
[1]张阳,李俊峰,王莉娟.工程机械涂装的现状及发展方向[J].工程机械,2005.[2]黄奏美.国内工程机械涂装工艺和设备概况及其发展[J].工程建设与设计,2005.
[3]唐辉宇.涂装工艺的选择和前处理的重要性[J].现代涂料与涂装,2006.[4]曾玉库.谈涂装管理中的几种质量管理方法[J].涂装技术,2006.
238。