氧化锌避雷器具有非线性伏安特性并有抑制瞬态过电压作用的固态电压敏感元件。当端电压低于某一阈值时,氧化锌避雷器压敏电阻的电流几乎等于零;超过此阈值时,电流值随端电压的增大而急剧增加。氧化锌避雷器压敏电阻的非线性伏安特性是由压敏体(或称压敏结)电压降的变化而引起的,所以又称为非线性电阻。U=cI^a在电力工业中,常使用压敏材料制成氧化锌避雷器阀片。反向特性的硒整流片和雪崩二极管等也具有压敏特性,但习惯上仍沿用各自的原名。1929~1930年,美国和德国几乎同时用碳化硅压敏材料制成氧化锌避雷器。40年代末,苏联制成低压碳化硅压敏电阻器。1968年日本研制出氧化锌压敏材料。这种材料具有比其他材料更为优异的电气性能,至今仍获得广泛应用。其他金属氧化物(Fe2O3、TiO等)压敏电阻器也得到发展。氧化锌避雷器压敏电阻主要用于限制有害的大气过电压和操作过电压,能有效地保护系统或设备。用氧化锌压敏材料制成高压绝缘子,既有绝缘作用,又能实现瞬态过电压保护。此外,压敏电阻器在电子电路中可用于消火花、消噪音、稳压和函数变换等。氧化锌避雷器压敏电阻的端电压超过某一阈值后,其伏安特性可用下式表示: 式中I为通过氧化锌避雷器压敏电阻的电流峰值,U为端电压峰值,C或A为材料常数,β为电流非线性指数,γ=1/β为电压非线性指数。其他参数还有标称工作电压、压敏电压、漏电流、通流容量、单片承受能量和使用寿命等。非线性指数是通过实际测量,测得温度变化是阻值的变化率,也就是说,以横坐标表示温度,纵坐标表示阻值,变化曲线的斜率大致就是非线性指数。
避雷器是应用很广泛的过电压限制器,它实质是过电压能量的吸收器,它与被保护设备并联运行,当作用电压超过一定幅值后避雷器总是先动作,通过它自身泄放掉大量的能量,限制过电压,保护电气设备。氧化锌避雷器是具有良好保护性能的避雷器,利用氧化锌良好的非线性伏安特性,利用氧化锌的非线性起到泄流和开断的作用,它的工作原理是如何呢?
氧化锌避雷器是以氧化锌阀片组装成的,氧化锌阀片具有较好的非线性伏安特性,在正常工作电压下,具有极高的电阻,呈绝缘状态,在雷电过电压作用下,则呈现低电阻状态,泄放雷电流,使与避雷器并联的电气设备的残压被抑制在设备绝缘安全值以下,待有害的过电压消失后,阀片又迅速恢复高电阻,呈绝缘状态,从而起到保护电气设备绝缘免受过电压损害的目的。
复合绝缘外套氧化锌避雷器具有电气绝缘性能好、介电强度高、抗漏痕、抗电蚀、耐热、耐寒、耐老化、防爆、憎水性、密封性等优点,被广泛用于发电、输变、变电、配电系统中,使电气设备的绝缘免受过电压的损害。