?? 一、非線性特性的機制與原理
氧化鋅避雷器閥片以ZnO為基體，添加微量Bi?O?、MnO?、Sb?O?等金屬氧化物，經高溫燒結形成多晶半導體結構。其非線性伏安特性遵循公式： ?
U = C·I^α（α為非線性系數，通常為0.01–0.04）。微觀層面，這種特性源于晶界勢壘效應： ?
?低電場時：晶界層呈現高電阻（>10? Ω·cm），僅通過μA級容性泄漏電流； ?
?高電場時：晶界勢壘被擊穿，電阻驟降為低阻態，通流能力達10kA級，殘壓穩定在安全限值內。
?? 二、工作機理與動態響應
- 正常電壓狀態： ?
???系統電壓低于起始動作電壓（U???） 時，閥片呈絕緣體特性，泄漏電流<50μA，無需串聯間隙隔離工頻電壓。 ?
- 過電壓保護狀態： ?
???當電壓超過U???，閥片在納秒級內“導通”，殘壓幾乎不隨電流增大而升高（例如10kA下殘壓比碳化硅閥片低20–30%）。過電壓消失后，自動恢復高阻態，無工頻續流。
?? 三、技術優勢與應用
對比傳統碳化硅避雷器，氧化鋅避雷器的核心優勢包括：
| 特性 | 氧化鋅避雷器 | 碳化硅避雷器 |
|---|---|---|
| 結構 | 無間隙 | 需多級串聯間隙 |
| 殘壓控制 | 更低且線性穩定 | 較高且受間隙分散性影響 |
| 續流處理 | 無續流 | 需切斷工頻續流 |
| 污穢影響 | 瓷套污穢不改變保護特性 | 間隙放電電壓不穩定 |
| 通流容量 | 單位面積通流能力為SiC的4–5倍 | 較低 |
特別適用于GIS設備、直流系統等對陡波響應要求高的場景。
?? 四、結構演進與串聯間隙設計
為提升抗暫態過電壓能力（如工頻諧振過電壓），發展出串聯間隙氧化鋅避雷器： ?
?間隙作用：隔離2.5–3.5U??（最大相電壓）的暫態過電壓，避免閥片熱崩潰； ?
?閥片作用：擊穿后吸收能量并限制續流，間隙無需承擔滅弧任務。 ?
此類避雷器試驗需側重工頻放電電壓檢測，而非無間隙型的直流U???測試。
?? 結論
恩彼邁氧化鋅閥片的非線性特性是避雷器技術革新的核心，其“自觸發自恢復”能力實現了設備的小型化與高可靠性。未來發展方向包括提升暫態過電壓耐受裕度及優化多物理場匹配設計，以適應智能電網的防護需求。
