35kV氧化锌避雷器（MOA）在水利发电站中是不可或缺的过电压保护装置，其通过吸收雷击、操作过电压等瞬态能量，保障水轮发电机、变压器及输电设备的安全运行。水利发电站多位于雷电活动频繁的山区或水坝附近，且设备长期暴露于潮湿、高海拔等恶劣环境，对避雷器的性能与可靠性提出更高要求。以下是其具体应用场景、技术要点及实施策略：

1. 核心应用场景

（1）水轮发电机出口保护

• 场景特点：
  发电机定子绕组出口电压通常为10.5kV~20kV，经升压变压器升至35kV或更高等级并入电网。

• 作用：

• 雷电侵入波防护：泄放线路感应雷或直击雷能量，防止发电机绝缘击穿（如定子绕组对地绝缘耐压仅约2.5倍额定电压）。

• 操作过电压抑制：抑制水轮机甩负荷、断路器分闸等操作引起的瞬态过电压（典型值可达3~4倍相电压）。

• 技术配置：

• 近端保护：避雷器直接安装于发电机出口母线，与发电机中性点避雷器形成双重防护。

• 参数选择：持续运行电压（Uc）≥1.25×发电机额定电压，标称放电电流（8/20μs）≥10kA。

（2）主变压器高低压侧

• 场景特点：
  主变压器35kV侧（高压侧）及发电机出口侧（低压侧）均需配置避雷器。

• 作用：

• 绝缘配合：通过避雷器残压（如35kV系统残压≤134kV）与变压器绝缘水平（如35kV变压器BIL=170kV）的合理配合，实现经济性防护。

• 防反击保护：避免雷电流经变压器接地电阻引起地电位升高导致的二次反击。

• 安装要点：

• 三点接地法：避雷器接地端、变压器外壳、低压侧中性点共地，接地电阻≤4Ω。

• 近线安装：避雷器尽量靠近变压器套管，减少连接线电感影响。

（3）输电线路进出线端

• 场景特点：
  35kV出线架空线路易引入雷电波，电缆与架空线连接处需重点防护。

• 技术方案：

• 线路型避雷器：采用带串联间隙的MOA（如YH5CX-51/134），降低工频续流风险。

• 防绕击设计：杆塔顶部安装避雷针，结合避雷器形成“拦截-泄放”双重防线。

2. 环境适应性

（1）高湿度与盐雾环境

• 挑战：
  水电站临近水体，相对湿度常超80%，沿海电站还需应对盐雾腐蚀。

• 解决方案：

• 硅橡胶外套：憎水性材料（HC等级≥1级）防止表面凝露引发闪络。

• 复合绝缘子设计：采用FRP芯棒+高温硫化硅橡胶（HTV）伞裙，耐受盐密≤0.35mg/cm²。

（2）高海拔区域

• 挑战：
  海拔超1000m时，空气稀薄导致避雷器外绝缘强度下降（每升高100m，耐压下降约1%）。

• 技术调整：

• 伞裙优化：增大爬电距离（如35kV避雷器爬距≥25mm/kV），采用大小伞交替结构防污闪。

• 气压补偿：按GB/T 16927.1修正试验电压，如海拔3000m时工频耐受电压需提高25%。

（3）振动与机械应力

• 挑战：
  水轮机启停、泄洪引发的结构振动易导致避雷器连接部件松动。

• 加固设计：

• 抗震支架：安装力矩≥50N·m，固有频率避开2~10Hz水轮机振动频段。

• 柔性连接：采用多股软铜线（截面积≥50mm²）连接避雷器与母线。

3. 智能化监测与运维

（1）在线泄漏电流监测

• 技术应用：
  内置阻性电流传感器（如JSH型），实时监测阻性电流Ir（正常值<500μA）及全电流Ic。

• 预警阈值：

• Ir较初始值增长50% → 一级预警（检查污秽或受潮）。

• Ir>1mA或三次谐波含量>20% → 二级报警（阀片老化需更换）。

（2）动作次数与能量记录

• 设备集成：
  避雷器计数器（如JS-8型）记录放电次数，配合能量积分模块估算单次泄放能量（如>5kJ需重点检查）。

• 数据分析：
  雷雨季节后统计动作频次，优化接地网设计或增设线路避雷器。

（3）无人机巡检

• 应用场景：
  高山峡谷电站的架空线路避雷器巡检。

• 技术方案：

• 红外热像仪检测避雷器温升（异常温差>1.5℃提示缺陷）。

• 紫外成像仪捕捉电晕放电（光子数>20/周期表明局部放电）。

4. 典型案例

• 三峡水电站35kV配电系统：
  在升压站出线端安装YH5WZ-51/134型避雷器，配合在线监测系统，成功拦截2020年雷雨季12次超10kA雷击，未发生一次绝缘故障。

• 云南小湾水电站（高海拔）：
  采用增爬型避雷器（爬距31mm/kV），投运8年未发生污闪事故，对比传统设计维护成本降低40%。

5. 未来技术趋势

1. 自恢复型避雷器：
   开发具有自修复能力的ZnO阀片（如添加TiO₂纳米颗粒），修复微裂纹提升寿命。

2. 数字孪生预警：
   构建避雷器数字模型，结合气象数据预测雷击风险并动态调整保护策略。

3. 超高压直流防护：
   适应“水光互补”场景，研发±500kV直流避雷器，支撑新能源跨区域输送。

总结

在水利发电站中，35kV氧化锌避雷器是电力系统的“过电压防火墙”，其核心价值体现为：

• 设备保护：保障价值千万的水轮机组与变压器免遭雷击损毁；

• 运行连续：减少非计划停机，年均发电小时数达标（如>4000h）；

• 环境适应：通过材料与结构创新应对潮湿、高海拔等端条件。
  随着智能水电厂与绿色能源转型推进，氧化锌避雷器将向自诊断、自适应方向升级，成为水电系统安全高效运行的基石。