复合外套无间隙金属氧化物避雷器特点及结构

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金属氧化物避雷器 通常由 避雷器芯体 和 外套 构成。 避雷器芯体 为 功能元件 ，由 串并联叠装的氧化锌电阻片 和 固定件 等组成；外套 为避雷器芯体提供外绝缘 ， 保护避雷器芯体免受外界环境的影响 ，并提供 机械支撑 。如果需要，避雷器还配有 均压环 、 绝缘底座 及 监测装置 。

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复合外套无间隙金属氧化物避雷器（ 简称复合外套避雷器 ）是指用 聚合物 和(或) 复合材料 做外套的 无间隙金属氧化物避雷器 ，常见是用 硅橡胶与FRP复合材料 作为外套。

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与其他材料相比，硅橡胶具有 憎水特性 ，即使硅橡胶表面受到严重污染，水滴也不会附着在外套表面，这抑制了导电层的形成，保证了避雷器在 污秽环境条件下的电气性能 。复合外套避雷器 重量远低于瓷外套 避雷器，在运输和安装过程中 易于搬运 ，这也是复合外套避雷器在 线路保护 中普遍应用的原因。

 

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复合外套避雷器在 结构设计 上可分为三大类：

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第一类 笼式结构 ，采用 环氧玻璃丝绝缘拉杆 作为电阻片柱的 紧固件和机械支撑 。绝缘拉杆布置在 电阻片柱四周 ，其中电阻片本身也是机械结构的一部分，其结构示意图如图4-7所示。 硅橡胶外套 通过 模具直接成型 在电阻片柱上， 电阻片和外套之间无气隙 ，利用聚合物材料本身 实现密封 。在 避雷器发生过载短路时 ，由于电阻片 击穿或闪络形成的电弧 将 硅橡胶外套撕开 ， 电弧就会向外喷出 ， 不存在外套猛烈爆裂的风险 。

 

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第二类 缠绕结构 ，在 电阻片柱表面缠绕环氧玻璃丝带 ，并 预制薄弱点 ， 环氧玻璃丝带固化后与电阻片一起提供机械支撑 。如图4-8所示，硅橡胶外套通过 模具直接成型 在环氧玻璃丝带缠绕的电阻片上，同笼式结构一样 电阻片和外套之间无气隙 ，利用 聚合物材料本身实现密封 。在避雷器发生过载短路时，由于 电阻片击穿或闪络形成的电弧 通过 环氧玻璃丝带缠绕时预设的薄弱点 将硅橡胶 外套撕开 ， 电弧向外喷出 ，不存在外套猛烈爆裂的风险。

 

第三类 管式结构 ，管式结构分为两种类型。第一种类型结构为 低电压等级产品 ，电阻片直接安装在绝缘管内，依靠 弹簧压紧 ，绝缘管两端连接金属端块， 装配好的芯体外部整体一次模压硅橡胶外套 ，其结构示意图如图4-9所示。第二种类型结构为 高电压等级产品 ，随着产品结构加大，对外套的 弯曲强度 提出了 更高要求 ，前几类设计很难满足机械强度的要求，因此，对 高电压等级的避雷器外套 通常采用 高强度环氧管浇筑金属法兰的结构 。避雷器 内部结构设计 与瓷外套避雷器基本相同，其本质只是 空心瓷绝缘子被空心复合绝缘子所取代 。空心复合绝缘子是 将硅橡胶直接模压在环氧玻璃纤维管 上。由于在设计中（ 或应用中 ）环氧玻璃丝管长度和直径可以在较大范围内自由选择，可以通过调节 玻璃纤维的相对含量或纤维的缠绕角度 来满足空心绝缘子的拉伸强度、弯曲强度和内部压强的不同要求，这种设计在高电压等级避雷器中应用具有相当大的优势。高压复合外套避雷器运行如图4-10所示。

复合外套避雷器 管式结构 第二种类型结构的 压力释放结构与瓷外套避雷器的压力释放结构相同 ，当避雷器在 内部发生短路故障 时，高压气体及电弧能够迅速 冲开压力释放板 ， 通过喷弧口及时泄放掉 。由于避雷器外套的环氧玻璃纤维管具有 耐电弧烧蚀 特性，因此，压力释放时避雷器外套不会发生破损现象，具有更佳的安全保障。

参考文献：

1. 输变电装备关键技术与应用丛书  避雷器/吕怀发主编:一北京:中国电力出版社，2021.6。