合成绝缘氧化锌避雷器的选用

合成绝缘氧化锌避雷器的选用国际、国内避雷器的发展经历了三个阶段：碳化硅阀式避雷器（简称SICA）、氧化锌电瓷避雷器（简称MOA）、合成绝缘氧化锌避雷器（简称CMOA）°MOA相对于SICA而言,无机元件氧化锌电阻片取代了碳化硅电阻片，产品芯体性能有了质的飞跃；CMOA相对于MOA,由于新型有机材料的发现，产品外壳材料的性能又有了一次质的飞跃，内外性能质的飞跃，加上内外部分的科学粘接，最终保证了整个产品全性能的质的飞跃。可以预计，在今后相当长的时间内除非有新的技术突破，CMOA将是最新型、最可靠的避雷器。1回顾与分析1.1氧化锌电瓷避雷器自80年代中期西瓷所、西瓷厂、抚瓷厂联合引进了具有世界先进水平的日本日立公司的MOA制造技术后，国内MOA的生产质量有了长足的发展。由于MOA的芯体——氧化锌电阻片具有非线性好，能量密度大的特点，MOA不仅能做成有间隙，而且可以做成无间隙（SICA只能做成有间隙）。无间隙MOA除具有非线性好，能量密度大的特点外，还具有结构简单、响应时间快、无续流的特点，能保证强电设施在雷电过电压或操作过电压破坏其绝缘性能之前对其行使保护。有间隙MOA因其间隙的时滞效应,其间隙距离与其保护特性有相互配合的问题，相较而言，无间隙MOA运用更简单、可靠。然而无间隙MOA由于没有间隙，内部的氧化锌电阻片须长期承受工作电压，相应参数选择应做适当调整。80年代中期，10kV配电系统的无间隙MOA由于参数选择没及时作出调整，加上当时氧化锌电阻片能承受的最大荷电率偏低，只能达到50%左右,致使当时无间隙MOA事故率较高。通过调整相应参数，并改善氧化锌电阻片的配方及工艺后，使得氧化锌电阻片能承受的最大荷电率提高到85%左右，从而使无间隙MOA的事故率降到了正常水平。1.2合成绝缘氧化锌避雷器无间隙MOA相对于SICA,具有通流容量大，响应时间快，保护可靠等优点。但它们共同的弱点是瓷外套，只能两端密封，且内部有气隙，批量生产时难以可靠的密封。据行业统计，正常情况下，瓷外套避雷器损坏的原因80%以上是因为自身密封不好潮气浸入所致。1992年，人们将有机合成绝缘的现代绝缘技术应用于MOA,研制出了新型的CMOA°CMOA除具有无间隙MOA的优点外，还有如下优点：防潮：使用了特殊的材料灌封或整体模压工艺，内部无气隙，潮气无法侵入。防爆：即使遭受直接雷击，有机外套也不会爆炸危及周围的人、物，最多只是局部开裂。防污自洁：有机外套具有“憎水性”，不易积垢，即使积垢后，污垢也随之具有“憎水性”，大大提高污闪电压，绝缘性能更好。它还具有体积小，重量轻，运输不破损，不生锈，安装预试非常方便等优点。由于产品保护强电设施的可靠性及自身的可靠性高，CMOA可加大预防性试验时间间隔。CMOA的研制自1992年以来，经历了三个阶段的改进。第一阶段：伞裙单个制作，然后粘接成整个外套，最后在定位的外套与氧化锌电阻片之间灌入特殊材料而制成（灌封型）。第二阶段：多个伞裙一次制作而成，克服了大量生产时单个伞裙粘接不牢的质量问题（灌封型）。第三阶段：将有机合成绝缘材料直接模压在氧化锌电阻片芯体的外围，使之浑然一体。它克服了第一、第二阶段工艺粘接不牢或因3层材料（有机合成绝缘外套层、特殊灌封材料中间层、氧化锌电阻片最内层）热膨胀系数不同而长期使用时可能出现两界面相对滑动而潮气浸入的可能性（整体模压型）。1.3氧化锌电阻片目前国内ZnO电阻片生产厂家约200家，其配方、生产工艺改进过程大致如下：表1生产工艺改进过程一览表时期配方边釉主要工艺80年代中后期至90年代初期无银玻璃料有机环氧边釉排胶、高温烧成，两条隧道窑90年代初中期加入银玻璃料有机环氧边釉排胶、高温烧成，热处理，3条隧道窑近3年加入银玻璃料无机高阻层等排胶，预热，高温烧成，热处理，4条隧道窑配方内如不加入银玻璃料进行热处理，则制成的ZnO电阻片能承受的最高荷电率只能达到50%左右，加入后，其荷电率可提高到85%,电阻片能承受更高的非正常电压且稳定性更好。有机环氧边釉的ZnO电阻片，由于有机环氧边釉只能耐温约80℃,更高温度下会碳化。因此其电阻片只能用来制造MOA或灌封型CMOA,而CMOA国内先进且成熟的制造工艺是整体模压工艺，温度约为150℃,而ZnO电阻片的有机环氧边釉是不能承受的。经多年的共同努力后，近3年终于找到了稳定可靠的无机高阻层与防潮绝缘漆配合使用的边釉，该边釉完全能满足CMOA整体模压工艺的电性能、机械性能、耐温性能的要求。2CMOA常见故障及原因(1)灌封型CMOA在放一段时间后，1mA下的电压下降，漏电流II增大，其原因可能性有两方面：其一，潮气侵入；其二，ZnO电阻片边釉不稳定。(2)模压型CMOA存放一段时间，1mA下的电压下降，漏电流II增大，原因是电阻片边釉与整体模压工艺配合不当。CMOA运行一段时间后，1mA下的电压下降，II增大，甚至无过电压条件下被击穿。原因可能性有：其一，潮气侵入；其二，ZnO电阻片边釉不稳定；其三，电阻片边釉与整体模压工艺配合不当；其四，灌封材料或加固用高分子材料的绝缘性能劣化；其五，ZnO电阻片荷电率偏低且不稳定，运行后，电阻片劣化。3选用运行保护可靠的CMOA按国内目前制造CMOA所能具备的生产条件、检测手段、配方的科学性及工艺的成熟性而言，国内生产的CMOA应能达到国际同类产品90年代水平，完全能可靠保护强电设施安全运行。但实现上述目标必须达到下列要求。ZnO电阻片荷电率必须达到80%以上。ZnO电阻片边釉由无机高阻层与防潮绝缘漆构成，或是更新经验证可靠的绝缘材料。ZnO电阻片除达至UGB11032-89外，2ms方波必须经过逐片筛选，大电流冲击值必须提高。(4)科学的橡胶配合及工艺。(5)采用科学的整体模压工艺。(6)加固用高分子材料，电性能、耐热性能、机械性能必须全面满足整体模压工艺要求。(7)拥有一流的专业技术人才及管理人才。4结论(1)CMOA是国际国内最新型避雷器。(2)整体模压工艺是目前国内制造CMOA科学且成熟的工艺。(3)CMOA能可靠保护