上海民熔电气集团有限公司

氧化锌避雷器是电力系统防雷保护的核心设备，其核心材料为非线性ZnO电阻片，通过精密工艺实现高能效的浪涌吸收。以下是其关键制作流程与技术要点：  

一、材料选择与配方设计

1. ZnO电阻片原料 

   - 主成分：氧化锌（ZnO，占比90%~95%），添加Bi₂O₃、CoO、MnO₂等金属氧化物（占比5%~10%），优化非线性伏安特性。  

   - 粒径控制：ZnO粉末粒径≤1μm，烧结均匀性。  

2. 添加剂功能  

   - Bi₂O₃：形成晶界层，降低漏电流（≤50μA）。  

   - CoO/MnO₂：提升能量吸收密度（≥200J/cm³）与抗老化性能。  

二、电阻片成型与烧结  

1. 干压成型  

   - 模具设计：圆片状（直径30-80mm，厚度5-20mm），压力100-300MPa。  

   - 预烧处理：600℃下脱脂2小时，去除粘结剂。  

2. 高温烧结  

   - 烧结曲线：1150℃~1350℃保温4-8小时，氮气保护防氧化。  

   - 微观结构：形成ZnO晶粒（粒径8-15μm）与晶界层，高非线性系数（α≥30）。  

三、避雷器组装工艺  

1. 电阻片组堆叠  

   - 绝缘设计：硅橡胶套筒或环氧树脂包裹，耐压≥100kV/mm。  

   - 并联均压：多片串联时配置均压环，电压分布偏差≤5%。  

2. 密封与封装  

   - 充气工艺：SF6或干燥空气填充（压力0.3-0.5MPa），提升防潮性。  

   - 环保替代：C5-FK混合气体（GWP＜10），符合欧盟F-Gas法规。  

四、电气性能测试与验证  

1. 关键测试项目  

   - 标称放电电流测试：8/20μs波形下，耐受10kA-40kA冲击3次，残压比≤2.5。  

   - 漏电流检测：持续运行电压（Uc）下，全电流≤1mA，阻性电流≤0.3mA。  

   - 工频耐受：1.3倍额定电压下无闪络或击穿（IEC 60099-4标准）。  

2. 寿命评估  

   - 加速老化试验：85℃/85%湿度环境，持续1000小时，参数漂移＜5%。  

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五、环保与智能化趋势 

1. 绿色制造 

   - 无铅配方：替代传统含铅玻璃釉，减少重金属污染。  

   - 回收工艺：废旧ZnO电阻片金属回收率＞95%（酸浸-电解法）。  

2. 智能避雷器 

   - 内置传感器：实时监测温度、泄漏电流，数据无线传输至SCADA系统。  

   - 数字孪生：通过仿真模型预测劣化趋势，运维成本降低40%。  

结语

氧化锌避雷器的制造融合了材料科学、电气工程与精密工艺，其核心在于优化ZnO电阻片的非线性特性与长期稳定性。随着**高压直流输电**与**新能源并网**的普及，高能量密度（≥300J/cm³）与智能化监测将成为下一代产品的竞争焦点。