有机复合外套避雷器代替瓷外套避雷器

1、有机复合外套避雷器代替瓷外套避雷器西安电磁研究所 编者按：描述避雷器时，常用“起保护作用”来反映它的功能，但是对它所应具备的性 能却不能加以体现。避雷器常常需要暴露在地震、人为破坏等危险之下，所以传统的瓷材料 并不是最好的外套材料。ABB公司的PExLIM型避雷器，具有有机复合材料外套，不仅解决了 这一问题，也使避雷器的保障范围有所扩大。摘要：ABB公司的PEXLIM型避雷器：其重量是瓷外套避雷器的一半；具有很好的强 度（即耐久性能），具有憎水性、阻燃性和耐老化性能.PEXLIM对紧凑型线路有很好的保护 作用，也较容易应用于那些存在接地问题的场合等，这种产品的问世，开创了UHV超高电压电力线路

2、避雷器运行的新领域。关键词：避雷器 过电压保护 有机复合材料外套避雷器的发展进程 避雷器是电力输送的保护装备，它可以快速、有效地抑制雷电和操作过电压及其它暂态 过电压，以保护电力网络其它设备不受损坏，因此它是电力设备最常见的预防措施。最早的过电压保护装置是一个电极间的简单的空气间隙，但它的击穿电压不可避免地随 着气候的变化而变化，接下来就有了带有串联间隙的 SiC 阀式瓷外套避雷器传统的避雷器 外套是瓷材料。由于瓷质外套避雷器容易成为打猎者枪击的目标或其它原因产生破裂因此 制造商一直在寻找一种安全而又容易运输的替代品。目前，这些传统的避雷器已被新型的无间隙高性能非线性氧化锌阀式避雷器所代替，每

3、一阀片是由氧化锌和少量其它金属氧化物混合烧结而成的致密的陶瓷体。本文介绍的ABB公司的新产品 PEXLIM（Polymeric Excel lent Limiter） 就是这种理想的产品，其外套材料是 硅橡胶，而阀片 （氧化锌）则与瓷质外套避雷器完全一样。破坏机理 彼此叠装的阀片是避雷器的核心，它们通过组合阀本和绝缘性能保护输电网免遭过电压 冲击，在持续的运行于电压下，阀片组可吸收 1mA左右的电流。在这一电压水平下的电流是 纯的能量冲击通过阀片体的阻性电流分量仅仅是几十微安。避雷器的工作机理通常是：当有一个过电压时，避雷器吸收一个大电流并将过电压限制 到某一值该值是扫其电流短路电压特性决定的

4、。当过电压消失时电流迅速下降。选择避雷器通常有一个综合方案在要求的保护水平和可允许的暂态过电压之间进 行折衷选择避雷器是电力网络中的“薄弱环节”，设计意图是当网络一旦遭到超过允许的 界暂态过电压时，首先将避雷器击穿破还，而保护其它更多、更宝贵的输电设备性能优异的新型外套材料新型的绝缘材料在保留原有基本功能的前提下孜进了其它性能，并具有重量轻、制造安 全方便、安装容易的特点。与瓷外套产品相比硅橡胶外套避雷器的优点主要表现在以下几方面：1) 良好的耐久性：硅橡胶是一种具有弹性，又坚固而致密的有机材料因此，用它制成 的外套不易破碎，PEXLIM放置在任何没有保护措施的场合里，都不会遭到人为枪击破坏。

5、2) 曾水性：硅橡胶材料具有曾水性外表面，即排斥水珠的性能，水滴聚在一起，然后流 走，因此，就不象在其它物体表面一样能形成一片水时电流容易传导。3) 大大减轻了重量：硅橡胶材料较瓷材料轻，用它代替瓷材料就大大减轻了避雷器的重量。ABB的避雷器的重量是原瓷外套避雷器的 50%。很大程度上方便了运输和安装，因此， PEXLIM避雷器无论在杆塔上安装、固定避雷器，还是在输电线路悬挂都非常简单安全。4) 有益于环保：硅橡胶不含任何对环境有害的物质，一旦到了其寿命的终结，也可做为填充材料(如建筑工程用)，或者经过特殊焚烧(400-500 C)，只剩下无害颗粒。5) 极好的耐老化性能和耐气候性：ABB的避

6、雷器技术发展是与外套材料性能研究同步进 行的；所以PEXLIM避雷器既使在恶劣的气候条件下也显示出很好的耐老化性能和极高的运行 可靠性。6) 耐污性能： 硅橡胶表面具有耐污性和自洁性， 当有积污时雨水冲刷便可起到清洁作用。7) 优异的电气性能、耐日光、紫外线照射和阻燃性：ABB生产的避雷器用硅橡胶其成份中具有阻燃性、耐日光和紫外线照射成份，降低盐污侵蚀，保证了优良的电气性能。硅橡胶 由于有极好的电气性能和绝缘性能，因此能克服泄漏电流的损坏。崭新的应用领域PEXLIM型避雷器特别适用于地震高发地区，因为它重量轻、性能优异能吸收地震产生的 负载，确保避雷器不会被震碎，而使用加长型避雷器的地方，往往

7、有专门的安装装置来控制 谐振。此外，这种新型的轻型避雷器可以替代许多贵重的、维护率较高的设备，可以被挂在输 电线路塔杆或线路多个点上，用以网络的防护和提高输电效率。 而在这种类型的应用领域， 使用瓷外套避雷器既沉重又不安全。ABB与其伙伴正在致力于紧凑型线路用产品的开发，PEXLIM型避雷器的性能同样适用于这种走廊狭窄并有弱磁性的场合在有接地系统的输电网络，一般的有机外套避雷器和瓷外套避雷器都存在一定问题，前 者存在抗震性问题，后者具有跌落破碎的危险，因此抗震型PEXLIM避雷器是这一系统中最合 理的选择。完整的新材料制备工艺 硅橡胶是一种高活性物质， 它的制备需要特殊的专业技术、 清洁的制造

8、环境和稳定的气 候条件，所有这些导致其制备工艺相对复杂严密。硅橡胶被浇注在一个模具中，模具环绕着氧化锌阀片柱体，形成外套。在这个过程中， 硅橡胶的附着性能特别重要，不能有任何孔洞和气泡出现。对于硅橡胶外套材料的注射成型 工艺，ABB与其原料供应商已经过多次试验，现已达到和超过标准所要求的可靠性和生产率。ABB开关及保护装置生产部门正在生产 PEXLIM第三代产品，即通过专门的设计工具、有 专利权的生产工艺和经严格加工的硅橡胶复合原材料为基材的新产品。因此，保证了产品的 高质量，反过来，新材料的采用又为对环境保护的投资为保护电力输送网络更多贵重设备而安装避雷器， 降低新建线路的设备投资、 以及避免 电力线路故障等问题，实际上都是与环保间接有关的。新型避雷器对环保的益处，贯穿于它 从生产到被摒弃的整个寿命中它本身重量轻，就意味着不会在运输和安装上对环境造成 很大影响；它又被允许安装在被保护电器的附近，因而节约了空间和成本。此外， ABB的综 合生产工艺过程是 不产生发散性生气体的。不