冲击电流下氧化锌避雷器多物理场有限元分析

金属氧化物避雷器由于其优异电气特性,在电力系统中广泛应用。但实际使用过程中,多片ZnO阀片串联组装成的整支避雷器通流能力低于单片ZnO阀片,导致线路保护与设备绝缘的能力降低。大电流作用下的整只避雷器不仅仅受到电流的作用,也会因电流导致避雷器的热变与力变,为了进一步分析金属氧化物避雷器在大电流作用下的情况,在COMSOL有限元分析软件中对避雷器进行了电-热-力多物理场耦合仿真,分析了整支10 kV避雷器在承受峰值100 kA大电流冲击作用下内部电、热、力分布情况。仿真结果表明上下端金具与ZnO阀片交界处场强达5.27 kV/cm;阀片中心温度90℃,边缘温度160℃;使用填充胶使外套最大拉应力由9.34 MPa降至0.8 MPa,降幅明显。试验结果表明,使用填充胶使整支避雷器通过100 kA大电流冲击前后参考电压变化未超过3%。