氧化鋅避雷器是現(xiàn)代電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵過電壓保護設(shè)備，其核心是氧化鋅（ZnO）電阻片。其工作原理和優(yōu)勢特點如下：

工作原理

1. 非線性伏安特性：氧化鋅電阻片的核心在于其獨特的高度非線性伏安特性。
正常系統(tǒng)電壓下：當(dāng)施加在避雷器兩端的電壓等于或低于其額定電壓（系統(tǒng)最大持續(xù)運行電壓）時，氧化鋅電阻片呈現(xiàn)極高的電阻（接近絕緣體）。此時，流過避雷器的電流極其微小（通常在微安級），稱為泄漏電流。避雷器對系統(tǒng)正常運行幾乎沒有影響。
過電壓下：當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)雷電過電壓或操作過電壓，施加在避雷器兩端的電壓超過其保護水平（參考電壓或殘壓水平）時，氧化鋅電阻片的電阻值會急劇下降（幾個數(shù)量級），瞬間轉(zhuǎn)變?yōu)榱己玫膶?dǎo)體狀態(tài)。此時，避雷器迅速導(dǎo)通，將強大的過電壓電流（沖擊電流）泄放入地。
限壓與恢復(fù)：在泄放電流的同時，避雷器將過電壓限制（鉗位）在一個相對較低且安全的水平（稱為殘壓），保護與其并聯(lián)的電氣設(shè)備（如變壓器、開關(guān)設(shè)備）絕緣不被擊穿。當(dāng)過電壓消失，系統(tǒng)電壓恢復(fù)到正常水平后，氧化鋅電阻片又自動恢復(fù)到高電阻狀態(tài)，切斷工頻續(xù)流，系統(tǒng)恢復(fù)正常運行。

2. 無間隙結(jié)構(gòu)：現(xiàn)代氧化鋅避雷器通常采用全封閉無串聯(lián)火花間隙的設(shè)計。其開斷與關(guān)斷功能完全依賴于氧化鋅電阻片自身的非線性特性，無需傳統(tǒng)碳化硅避雷器那樣的放電間隙來觸發(fā)和切斷工頻續(xù)流。

優(yōu)勢特點

1. 優(yōu)異的非線性特性與低保護水平（殘壓低）：
氧化鋅電阻片的非線性系數(shù)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)碳化硅材料。這使得它在相同標(biāo)稱放電電流下具有更低且更平坦的殘壓。
殘壓比（殘壓與參考電壓之比）可小于1.8，意味著它能更有效地將過電壓限制在設(shè)備絕緣耐受水平以下，提供更優(yōu)越的保護性能，尤其對絕緣裕度要求高的現(xiàn)代設(shè)備至關(guān)重要。

2. 無續(xù)流：
由于其優(yōu)異的非線性特性，當(dāng)過電壓消失、系統(tǒng)電壓恢復(fù)正常后，氧化鋅電阻片能自動、迅速地恢復(fù)到高阻狀態(tài)，切斷工頻續(xù)流。這消除了傳統(tǒng)有間隙避雷器需要切斷工頻續(xù)流的問題，大大減輕了避雷器自身的負(fù)擔(dān)。

3. 通流容量大：
氧化鋅電阻片單位面積能吸收和消散巨大的沖擊能量（如雷電沖擊、操作沖擊、長持續(xù)時間沖擊）。這使得氧化鋅避雷器具有很高的能量吸收能力（通流容量），能可靠地承受多重雷擊或操作過電壓的考驗。

4. 陡波響應(yīng)特性好：
氧化鋅避雷器的響應(yīng)時間極短，對波頭陡峭的雷電過電壓有極佳的限壓效果，保護性能幾乎不受電壓上升速率的影響。

5. 結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、壽命長：
無間隙結(jié)構(gòu)消除了間隙放電分散性、污穢、氣壓變化等帶來的不可靠因素，結(jié)構(gòu)更簡單、緊湊、密封性好。
氧化鋅電阻片性能長期穩(wěn)定，老化速度慢，在正常運行電壓下的老化電流很小。
由于無續(xù)流切斷負(fù)擔(dān)和優(yōu)異的穩(wěn)定性，其預(yù)期壽命長，維護工作量少。

6. 降低設(shè)備絕緣水平：
因其優(yōu)異的保護特性（低殘壓），允許被保護設(shè)備（如變壓器）采用較低的絕緣水平，從而降低設(shè)備制造成本和體積。

總結(jié)
氧化鋅避雷器利用ZnO電阻片超凡的非線性伏安特性，在系統(tǒng)正常運行時呈高阻絕緣狀態(tài)，在過電壓時瞬間導(dǎo)通泄流并精確限制過電壓幅值（殘壓低），隨后自動恢復(fù)絕緣。其無間隙設(shè)計、無續(xù)流、通流容量大、陡波響應(yīng)好、結(jié)構(gòu)簡單可靠、壽命長等顯著優(yōu)勢，使其成為現(xiàn)代電力系統(tǒng)中不可或缺的過電壓保護核心設(shè)備，極大地提升了系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟性。

審核編輯 黃宇