目前，我國(guó)電氣化鐵道牽引電力機(jī)車過(guò)電壓保護(hù)裝置有三種形式，一種是在主變壓器的網(wǎng)側(cè)裝110mm棒一棒放電間隙，如運(yùn)用中的551、553型電力機(jī)車，另一種是瓷外套無(wú)間隙氧化鋅避雷器.第三種是當(dāng)前新型的復(fù)合外套無(wú)間隙金屬氧化物避雷器。

1棒一棒放電間隙避雷器

放電間隙避雷器，安裝在機(jī)車頂部主斷路器的瓷套外，垂直設(shè)置，由兩根園鋼組成。當(dāng)作用在機(jī)車上的大氣過(guò)電壓超過(guò)間隙放電，間隙擊穿，從而使機(jī)車主變和高壓側(cè)受到保護(hù)，由于放電間隙沒(méi)有熄弧能力，此時(shí)若產(chǎn)生操作過(guò)電壓，如接觸網(wǎng)斷路器的切、合空載線路，機(jī)車升降弓，主斷路器的斷、合都是經(jīng)常發(fā)生的，它將導(dǎo)致棒間燒損、燒熔以及由此引發(fā)機(jī)車接地故障。此放電間隙屬極不均勻電場(chǎng)，伏秒特性陡峭，放電時(shí)將產(chǎn)生截流，對(duì)機(jī)車主變高壓繞組首端匝絕緣十分有害，易使絕緣擊穿損壞。

機(jī)車頂部的nomm棒一一棒放電間隙，實(shí)際上是始終隨機(jī)車運(yùn)行的并聯(lián)于接觸網(wǎng)上移動(dòng)的空氣間隙，它不能滿足與接觸網(wǎng)的絕緣配合，按照輸電線路間隙計(jì)算，對(duì)于27.skV牽引系統(tǒng)來(lái)說(shuō)只能滿足工作電壓下對(duì)間隙的要求，不能滿足大氣過(guò)電壓和操作過(guò)電壓的要求，根據(jù)電力牽引接觸網(wǎng)安全規(guī)程要求，接觸網(wǎng)中的最小空氣間隙值不得小于300mm，在困難情況下，在低凈空隧道內(nèi)，最小空氣間隙也不應(yīng)小于240mm，綜上所述，放電間隙避雷器屬于淘汰設(shè)備。

2瓷外套無(wú)間隙氧化鋅避雷器(以下簡(jiǎn)稱MOA)

此類避雷器氧化鋅電阻片有著優(yōu)異地非線性伏安特性，在額定電壓下通過(guò)氧化鋅閥片的電流很小(微安級(jí))，既無(wú)續(xù)流。由于MOA可以是無(wú)間隙的，而MOA端電壓變化不大(既線壓變化不大)，故保護(hù)性能穩(wěn)定。其次MOA通流容量大，因此，瓷外套無(wú)間隙氧化鋅避雷器比舊式避雷器有一定優(yōu)點(diǎn)，但也存在一定弊端，其原因如下:

(l)體積大，重量重(約45kg)，機(jī)車頂部鋼板厚3mm，機(jī)車運(yùn)行中振動(dòng)大，速度高，制動(dòng)加速度很大，不僅維修安裝不方便，還限制行車速度不得大于129km/h，不能滿足準(zhǔn)高速180km/h運(yùn)行要求;

(2)MOA限制在海拔2000m以下地區(qū)適用，對(duì)山區(qū)或高原地區(qū)不能適用，瓷外套材料其表面具有親水性，所以瓷絕緣子耐污性能不好;

(3)MOA內(nèi)部空腔采用氣體絕緣(六氟化硫或氮?dú)?，由于電力機(jī)車運(yùn)行中振動(dòng)大，外部環(huán)境溫度、濕度、氣壓變化范圍大，引起氣體的呼吸作用，使空氣中的潮氣侵人避雷器內(nèi)部嚴(yán)重影響氧化鋅電阻片的壽命，還會(huì)造成閥片的側(cè)閃，甚至發(fā)生爆破;

(4)MOA不僅運(yùn)輸和安裝中易損壞，在過(guò)電壓作用下，壓力釋放時(shí)，容易造成粉碎性爆破，僅1996年上半年我局發(fā)生該類避雷器爆破八起，調(diào)查分析結(jié)論是:MOA采用氧化鋅電阻片是可取的，但其外絕緣結(jié)構(gòu)及選材不能滿足電力機(jī)車運(yùn)行使用條件，必須進(jìn)一步研究加以改進(jìn)。

3復(fù)合外套無(wú)間隙金屬氧化物避雷器

3.1避雷器的結(jié)構(gòu)

復(fù)合外套氧化鋅避雷器主要由硅橡膠傘形外罩與內(nèi)襯支撐筒固接構(gòu)成的有機(jī)復(fù)合外套和氧化鋅電阻片芯體及動(dòng)態(tài)緊固防展盤座組成，根據(jù)避雷器電性能技術(shù)要求，氧化鋅閥片采用中56x15mm餅狀閥片組成，絕緣外套由機(jī)械強(qiáng)度好，作為承載機(jī)械載荷和支撐的FRP絕緣筒外粘接硅橡膠整體傘套組成，兩端連接金具并灌膠密封，兩端連接結(jié)構(gòu)及密封結(jié)構(gòu)經(jīng)多次試驗(yàn)，確定了避雷器的結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)工藝。目前國(guó)內(nèi)新型產(chǎn)品YHIOWT一42/105電力機(jī)車復(fù)合外套無(wú)間隙金屬氧化物避雷器(簡(jiǎn)稱CMOA)，通過(guò)兩年來(lái)的裝車試驗(yàn)完全符合要求，該技術(shù)性能符合GBll032，《交流無(wú)間隙金屬氧化物避雷器》標(biāo)準(zhǔn)，滿足TB1333《機(jī)車電器基本技術(shù)條件》的規(guī)定。

3.2主要技術(shù)特性

(l)體積小，重量輕、不易破碎，復(fù)合避雷器的絕緣外套由硅橡膠和環(huán)氧玻璃絲材料制成，總重量14kg，全高度55Omm，便于機(jī)車頂部安裝，有利牽引高速化；

(2)絕緣性能好，外套爬電距離大于1000mm，適合海拔3500m以內(nèi)即全國(guó)鐵路各地區(qū)環(huán)境條件;

(3)機(jī)械強(qiáng)度高，抗展性能好，適用于高速電力牽引要求、根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBll032規(guī)定，硅橡膠復(fù)合外套避雷器滿足最大風(fēng)速35m/s，最大允許水平拉力和電力機(jī)車運(yùn)行速度200km/h合成抗彎負(fù)荷要求;

(4)全密封固體絕緣結(jié)構(gòu)，內(nèi)部無(wú)空腔，基本上消除了因氣體呼吸作用潮氣侵人的隱患，提高避雷器電性能穩(wěn)定性和使用壽命;

(5)有機(jī)復(fù)合外套安全防爆，從根本上消除爆炸的危險(xiǎn)，保證人身和設(shè)備的安全;

(6)硅橡膠傘套表面具有僧水性，因此大大提高其耐污穢性能;新型復(fù)合外套氧化鋅避雷器，經(jīng)過(guò)兩年裝車運(yùn)用，性能良好，運(yùn)行安全可靠，全密封固體絕緣結(jié)構(gòu)填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白，路內(nèi)領(lǐng)先，目前鄭州、蘭州局已全面開(kāi)始使用，它將作為高速電力機(jī)車專用避雷器的理想產(chǎn)品。