简析氧化锌雪崩效应及应对策略

由安徽正广电公司自主研发的KLMZ隔直装置，采用高能氧化锌组件作为旁路保护系统，一方面限制电容两端电压在设计值以内，另一方面导通后泄放大电流。作用上可以视为一种“吸能装置”，即吸收和消解大电流冲击过程中的的能量。

氧化锌是本世纪广泛应用于电力系统过电压、过电流治理的金属氧化物材料，其衍生的避雷器、过电压保护器、灭磁装置等系列产品广泛应用于开关柜、线路、发电系统中。隔直装置中氧化锌组件采用的是m片串联、n路并联的。m决定残压大小（限压值）、n吸收能能大小（通流能力）。其结构图如图1所示。

大电流来袭时，其产生的能量将在每片氧化锌单元上消耗。那么问题来了，n路氧化锌必须达到绝对相同的伏安曲线特性，才能保证每一路氧化锌流经的电流相同，不至于某一路电流过大而烧毁爆炸。多路并联氧化锌因伏安特性曲线差异引起的单路击穿形成短路进而爆炸的事件我们暂且形象的称之为“氧化锌雪崩效应”。

那么，为应对“雪崩效应”，技术上和应用上有什么应对措施呢？

事实上，在氧化锌的发展历程中，保证多片氧化锌具有完全相同的伏安特性的技术称之为氧化锌均能技术。该技术发展至今，采用计算机配片+人工试验删选等能保证伏安特性相似度达到99%。实际烧制过程中的工艺、材料、设备等质量的参差不齐导致了那不可逾越的1%。

基于此，工程应用上常常采取“退出+冗余”的机制来避免雪崩效应的发生。所谓“退出”，是保证支路氧化锌“雪崩”时及时退出系统的机制。如图2所示，即在每路氧化锌串联合适的熔丝，利用熔丝电流过大瞬间熔断的特点将故障路氧化锌形成开路。从而避免了雪崩效应的形成。而“冗余”机制即增加并联氧化锌的支路，根据实际需求增加30~50的裕量。这样在氧化锌退出机制起作用后，保证整组氧化锌“吸能”能力不低于实际需求。