[发明专利]高性能低残压特高压避雷器的实现方式

说明书

一种高性能低残压特高压避雷器的实现途径,包括降低施主密度、提高晶界表面态密度、降低晶粒电阻率、降低晶粒尺寸、提高晶粒尺寸均匀性，所述降低晶粒电阻率的措施是通过降低残压梯度来降低ZnO压敏电阻残压比，所述降低施主密度、提高晶界表面态密度、降低晶粒尺寸、提高晶粒尺寸均匀性均是通过提高参考电压梯度来降低ZnO压敏电阻的残压比。其有益效果是：研制性能优异的特高压避雷器，缩短避雷器的长度并改善避雷器的电位分布，高电压梯度的ZnO阀片。

技术领域

本发明涉及配电设备领域，特别是一种高性能低残压特高压避雷器的实现方式。

背景技术

我国从七十年代开始自行研制ZnO避雷器及阀片，八十年代从国外引进ZnO避雷器及阀片的生产技术，主要是日本的配方和技术。经过消化吸收引进的配方和技术，以及两个五年计划的科技攻关，我国ZnO避雷器及阀片的制造技术已经基本达到国际水平。目前国内电力系统中实际挂网运行的500 kV电压等级的ZnO避雷器，进口和国产产品几乎各占一半；此外，国产750 kV电压等级的ZnO避雷器也已研制成功并投入运行。由此可见，国内ZnO避雷器的生产制造厂商已经具备了自主研制和生产特高压避雷器的基础和能力，国家电网公司也因此将特高压避雷器的研制和生产任务交给了西电、抚瓷等国内主力的避雷器生产制造厂商。

特高压避雷器研制的关键是开发能够完全满足特高压系统过电压保护要求的高性能ZnO阀片。借鉴日本特高压避雷器阀片以及新型高电压梯度阀片的研究途径，目前国内厂商基本上准备了两套特高压避雷器阀片的研制方案：

-第一套方案采用目前已有的500 kV电压等级的传统性能ZnO阀片的基本配方和工艺，进行必要的改进，并通过更多、更大尺寸的阀片进行串联和并联的方式，来满足特高压避雷器的应用需求。

-第二套方案研制高电压梯度的新型高性能ZnO阀片，用于特高压避雷器的应用需求，能够使得特高压避雷器的结构设计和综合性能相比第一套方案有非常显著的提升。

第一套方案采用目前已有的500 kV电压等级的传统性能ZnO阀片进行改进，与特高压避雷器的实际应用需求相比，该方案阀片在性能方面存在的主要问题在于残压比和通流容量还不够理想。据了解，在引进日本配方和技术的基础上通过自主研制改进，目前国内厂商生产的ZnO阀片的残压比（8/20 µs、20 kA标称放电电流条件下，相对于直流参考电压）已经从初期的1.7左右，下降到1.6左右，但离特高压避雷器要求的1.45还存在差距。对于第一套研制方案，相关厂商是在长期生产制造实际所采用的配方和工艺基础上进行局部的性能改进，并且可以借鉴日本特高压避雷器阀片研制方案相关的一些公开资料。

与第一套方案相比，第二套方案研制高电压梯度的新型高性能ZnO阀片，是更高一个层次的研制目标。该方案研制的新型高性能阀片能够有效减小特高压避雷器的体积和重量，改进特高压避雷器的结构设计、降低生产制造难度和成本，并改善特高压避雷器整体的电位分布、提高避雷器自身及被保护电力系统安全运行的可靠性，具有重大的经济和社会效益。但是，第二套研制方案目前尚没有充分的可供借鉴的公开资料，需要国内生产制造厂商完全独立自主地进行探索性的研究，无疑具有更大的难度。

除了相关生产制造厂商，国内部分科研院校的研究者也开展过新型高性能ZnO压敏电阻的研究工作，但从公开的研究成果来看，大都是在实验室内进行小尺寸试品的研究，并且仅关注于ZnO阀片个别性能参数指标的提高，而没有全面地考虑ZnO阀片综合性能参数是否能够达到避雷器实际应用必需的基本技术指标。