低壓氧化鋅避雷器是一種用于低壓電氣系統(tǒng)中過電壓的保護(hù)設(shè)備,核心元件為氧化鋅(ZnO)非線性電阻片,具有響應(yīng)速度快、通流能力強(qiáng)、殘壓低等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于低壓配電、電子設(shè)備、通信系統(tǒng)等領(lǐng)域。
正常狀態(tài):
當(dāng)系統(tǒng)電壓低于避雷器的 參考電壓(閾值電壓) 時,氧化鋅電阻片呈現(xiàn)高阻抗?fàn)顟B(tài),幾乎無電流通過,不影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。
過電壓狀態(tài):
當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)雷電浪涌、操作過電壓等瞬態(tài)過電壓時,電壓超過避雷器的參考電壓,氧化鋅電阻片迅速變?yōu)榈妥杩範(fàn)顟B(tài),以納秒級速度導(dǎo)通,將過電壓產(chǎn)生的大電流泄放入地,同時將電壓在設(shè)備可承受的安全范圍內(nèi)(殘壓)。
過電壓消失后:
氧化鋅電阻片自動恢復(fù)高阻抗?fàn)顟B(tài),系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行。
核心元件:
外部結(jié)構(gòu):
外殼:采用絕緣材料(如環(huán)氧樹脂、硅橡膠等)封裝,具有防潮、防塵、耐老化性能,部分產(chǎn)品具備防爆設(shè)計。
電極端子:用于連接電網(wǎng)和接地系統(tǒng),通常為銅質(zhì)或鍍錫端子,確保良好導(dǎo)電性。
密封結(jié)構(gòu):防止水分、雜質(zhì)進(jìn)入內(nèi)部,影響電阻片性能。
參數(shù) | 含義及典型值 |
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額定電壓(Un) | 避雷器正常工作時承受的工頻電壓有效值,低壓避雷器常見規(guī)格為 220V、380V、690V 等。 |
持續(xù)運(yùn)行電壓(Uc) | 避雷器可長期持續(xù)運(yùn)行的大工頻電壓有效值,通常為額定電壓的 1.1 倍(如 Uc=242V 對應(yīng) Un=220V)。 |
參考電壓(U1mA) | 當(dāng)通過電阻片的電流為 1mA 時的電壓值,用于表征避雷器的開啟閾值,一般為額定電壓的 1.3~1.5 倍。 |
殘壓(Ures) | 避雷器通過規(guī)定波形(如 8/20μs 雷電流)時的大輸出電壓,需低于被保護(hù)設(shè)備的耐受電壓(如低壓設(shè)備耐受電壓通?!?.5kV)。 |
通流容量 | 避雷器能承受的沖擊電流幅值,常見規(guī)格有 5kA、10kA、20kA(8/20μs 波形)。 |
響應(yīng)時間 | 從過電壓出現(xiàn)到避雷器開始泄流的時間,通常<10ns。 |
保護(hù)水平 | 避雷器過電壓的能力,等于殘壓與持續(xù)運(yùn)行電壓峰值的比值,數(shù)值越小保護(hù)效果越好。 |
按安裝方式分類:
按用途分類:
配電系統(tǒng)保護(hù):安裝于低壓配電柜進(jìn)線端,保護(hù)變壓器、斷路器、電容器等設(shè)備免受浪涌沖擊。
電子設(shè)備保護(hù):用于計算機(jī)、PLC、傳感器、通信設(shè)備等精密電子儀器的電源端口和信號端口,防止感應(yīng)雷或操作過電壓損壞設(shè)備。
新能源領(lǐng)域:光伏電站、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的低壓側(cè),保護(hù)逆變器、匯流箱等設(shè)備。
工業(yè)自動化:保護(hù)變頻器、伺服電機(jī)、工控機(jī)等工業(yè)設(shè)備,減少因過電壓導(dǎo)致的停機(jī)故障。
無續(xù)流:氧化鋅電阻片在過電壓消失后能迅速阻斷工頻續(xù)流,無需額外滅弧裝置,結(jié)構(gòu)簡單可靠。
保護(hù)精度高:殘壓低,可將過電壓在設(shè)備耐受范圍內(nèi),例如 220V 系統(tǒng)中殘壓可低至 1.2kV 以下。
耐老化性能好:氧化鋅材料穩(wěn)定性高,使用壽命可達(dá) 10~20 年,且無需定期維護(hù)。
體積小、安裝方便:采用模塊化設(shè)計,可直接并聯(lián)在電路中,支持導(dǎo)軌安裝或螺絲固定。
類型 | 核心元件 | 響應(yīng)速度 | 殘壓水平 | 續(xù)流 | 適用場景 |
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低壓氧化鋅避雷器 | 氧化鋅電阻片 | 納秒級 | 低(≤1.5kV) | 無 | 低壓配電、電子設(shè)備、新能源 |
碳化硅避雷器 | 碳化硅顆粒 | 微秒級 | 高(>2kV) | 有 | 老舊電力系統(tǒng)(逐步淘汰) |
氣體放電管 | 氣體間隙 | 納秒級 | 較高 | 可能有 | 信號線路、防雷分區(qū)界面 |
選型要點(diǎn):
額定電壓:需與系統(tǒng)電壓匹配(如 220V 系統(tǒng)選 Un=220V)。
通流容量:根據(jù)當(dāng)?shù)乩妆?qiáng)度選擇,高雷區(qū)選 10kA 以上規(guī)格。
保護(hù)模式:單相系統(tǒng)選單極避雷器,三相系統(tǒng)選三極或四極(含中性線保護(hù))。
安裝要求:
盡量靠近被保護(hù)設(shè)備,縮短引線長度,減少引線電感對保護(hù)效果的影響。
接地可靠:接地線截面積需足夠(如銅導(dǎo)線≥2.5mm2),接地電阻≤4Ω。
定期檢測:使用絕緣電阻表測量避雷器的絕緣電阻,或通過在線監(jiān)測裝置監(jiān)控其狀態(tài)。
低壓氧化鋅避雷器是低壓系統(tǒng)過電壓保護(hù)的核心設(shè)備,通過合理選型與安裝,可有效降低雷擊、操作過電壓等對設(shè)備的損害,提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和安全性。