一、概述
避雷器是一种限制过电压的保护装置，通常由火花间隙和非线性电阻组成，其基本工作原理如图8－4所示。它与被保护物并联，当出现的过电压危及被保护物时，避雷器放电，使高压冲击电流泄入大地，尔后，它仍能恢复原工作状态，截止伴随而来的正常工频电流，使电路与大地绝缘。过电压越高，火花间隙击穿越快，从而限制了加于被保护物上的过电压。
图8－4 避雷器的工作原理 图8－5 避雷器的伏－秒特性
1－被保护变压器；2－避雷器； 1－避雷器的伏秒特性；
3－非线性电阻；4－火花间隙； 2－被保护物绝缘的伏秒特性。
5－被限制的过电压波；6－未被限制的过电压波
击穿电压的幅值同击穿时间的关系称为伏一秒特性。为了使避雷器能可靠地保护被保护物，避雷器的伏一秒特性至少应比被保护物绝缘的伏一秒特性低20％～25％，如图8－5所示；另外，避雷器在放电时，应能承受耐热以及机械应力等变化，而本身结构不致损坏。
避雷器的主要类型有保护间隙、管形避雷器、阀形避雷器和氧化避雷器等。在SS1型、SS3型和SS4型电力机车采用保护火花间隙，SS3B型、SS4G型、SS7型、SS8型电力机车采用Y10W－42/105TD型氧化锌避雷器(又称无间隙金属氧化物避雷器)，本节只介绍Y10W－42/105TD型氧化锌避雷器。
二、氧化锌避雷器
SS3B型、SS4G型、SS7型、SS8型电力机车采用的Y10W－42/105TD型氧化锌避雷器安装于机车顶部，是专用的过电压防护装置，主要用于机车一次侧高压电气设备的绝缘，使之免受大气过电压和操作过电压的损害。
1．工作原理
氧化锌避雷器的主要元件是氧化锌阀片，它以氧化锌为主要成份，并附以多种精选过的、能产生非线性特性的金属氧化物添加剂，用高温烧结而成。它具有相当理想的伏一安特性(相当于稳压二极管的反向特性)，其非线性系数约为0.025左右。
该避雷器优异的伏一安特性可使其在正常工作电压下呈现高电阻，流过的电流非常小，可视为绝缘体，从而实现无间隙。而当系统上出现超过某一电压动作值的电压时，则呈低电阻，电流急剧增加，使避雷器残压被限制在允许值下，并将冲击电流迅速泄入大地，从而保护了与其并联的电力机车电气设备的绝缘。待电压恢复到正常工作范围时，电流又非常小，避雷器又呈绝缘状态。因此该避雷器不存在工频续流，也不影响系统的正常工作。无间隙、无续流正是其技术先进性的体现。
2．产品结构及特点
图8－6 Y10W－42/105TD型氧化锌避雷器结构简图
1－盖板组装（包括密封件等）；2－弹簧体；
3－心体（包括ZnO等）；4－瓷套；5－底板组装。
Y10W－42／150TD型氧化锌避雷器结构如图 8－6所示，它主要由盖板组装、避雷器心体、瓷套及底板等组成，具有以下特点：
(1)是理想的全天候避雷器。与放电间隙相比，不存在间隙放电电压随气候变化而变化的问题。
(2)防污性能好，适用范围广。因为设计了防污型瓷套，保证了足够的爬电距离，故污秽不影响间隙电压，所以，在重污秽地区比传统避雷器有很大的优越性。
(3)防震性能好。对心体采取了防震及加固措施，减少了各部件之间的相对位移，使心体牢固地固定在瓷套内，适应了机车运行中振动频繁的要求。
(4)防爆性能好。使用了压力释放装置，在法兰侧面开一缺口，使气体定向释放。当避雷器在超负载动作或意外损坏时，瓷套内部压力剧增，使得压力释放装置动作，排出气体，从而保护瓷套不致爆炸，确保即使出现意外情况，车顶设备仍然完好，并能可靠运行。
(5)非线性系数好，阀片电荷率高，保护性能优越，它不但能抑制雷电过电压，而且对操作过电压也有良好的抑制作用。
(6)无续流，不存在灭弧问题，使地面变电站因机车引起的不明跳闸故障大为减少。
(7)体积小，重量轻，通流容量大，抗老化能力强，运行寿命长。
3．安装
避雷器的安装应自下而上进行，在安装过程中，首先安装连接过渡板，要确保气体释放方向朝向机车外侧未安装电气设备的空旷区。高压端用软连接带与车顶母线连接，地线接在接地连接片上。避雷器退出运行时，其拆卸方向与安装方向逆向进行。
4．维护与保养
(1)在使用氧化锌避雷器的过程中，要始终保持瓷套表面干燥、光洁、无裂纹。每次回库定修时，需用干净软布擦拭瓷套，清除污垢。如瓷套表面污物无法清除干净，则用集流环屏蔽。
(2)每次回库定修时需检查喷口，不允许有开裂或缺口。
(3)每次回库定修时需检查导线和编织线，导线需连接紧固，编织线折损面积不得超过原截面的10％。
(4)运行过程中，原有刷漆部分每隔1～2年补漆一次。
5．预防性试验
因氧化锌阀片在长期运行电压作用下存在老化问题，装配时或运行中因密封不良可能受潮，因此在运行中需加强对避雷器的监测，并应定期对其进行预防性试验。另外，在每年的雷雨季节前，也应有选择性地进行试验。
预防性试验一般分为测量直流参考电压、测量直流泄漏电流、测量绝缘电阻、测量交流参考电压和测量持续运行电流等五类试验。直流参考电压和直流泄漏电流的测量是必做的试验，对有条件的用户，建议进行绝缘电阻测量、交流参考电压测量和持续运行电流测量这三项试验。
6．主要技术参数
额定电压……………………………………………………………………………42kV
标称放电电流………………………………………………………………………10kA
系统标称电压……………………………………………………………………27.5kV
系统最大持续运行电压……………………………………………………………30kV
直流参考电压(1mA下) …………………………………………………………≥58kV
工频参考电压(阻性1mA下)……………………………………………………≥56kV
持续运行电流(阻性)…………………………………………………………≤300μA
残压(10 kA，8/20μs) ………………………………………………………≤105kV
总高 ………………………………………………………………………(550±10)mm
质量…………………………………………………………………………………42kg