Page 141 - 《中国电力》2026年第5期

王震宇等：基于电-热-力耦合的复杂工况配网避雷器应力分布 2026 年第 5 期

温度/℃ 锌电阻片界面处应力从 77.5 MPa 增加至 89.9 MPa，
140 增 加 了 16.0%。 底 座 棱 角 处 应 力 从 184 MPa 增 加
120
至 242 MPa，增加了 31.5%。相较于单一雷击，多
100
重 雷 击 由 于 在 首 次 雷 击 后 还 存 在 连 续 的 后 续 雷
80
击，后者会使得配网避雷器尚未泄放首次雷击所
60
吸收的能量时，又迅速积累新的雷电冲击能量，
z 40
y x 20 导致温度的升高与应力的集中。

图 8 单一雷击下避雷器温度分布 温度/℃
Fig. 8 Temperature distribution of arrester under a 220
200
single lightning strike 180
160

应力/MPa 140
169 120
70 100
80
60
60
z
50 40
40 y x 20
30 图 10 多重雷击下避雷器温度分布
20
77.5 MPa Fig. 10 Temperature distribution of arrester under
10 multiple lightning strikes
z
169 MPa 0
y x 0 应力/MPa
184
图 9 单一雷击下避雷器应力分布
80
Fig. 9 Stress distribution of arrester under a single 70
lightning strike 60
50
在单一雷电流冲击作用时，由图 8~9 可以看出： 40
30
1）整支避雷器的温度上升集中在了氧化锌电阻片 20
89.9 MPa 10
部分，周边其他部分温升较不明显。阀片温度达 z 184 MPa 0
y x 0
到峰值时，边缘温度为 153 ℃，中心温度为 63 ℃；
图 11 多重雷击下避雷器应力分布
2）避雷器内部热应力主要集中于氧化锌电阻片与
Fig. 11 Stress distribution of arrester under multiple
金具交界处和底座的螺栓根部，最大值达 169 MPa；
lightning strikes
3）氧化锌电阻片界面处已出现了应力集中现象，
其中，最大值出现在氧化锌电阻片、金具界面处， 3 避雷器在复杂工况下的应力分布特征
达 77.5 MPa。

2.2.2 多重雷击下避雷器内部热应力的分布特征 3.1 不平衡受力和雷击联合作用对避雷器内部应
在配网避雷器模型上施加 100 kA 幅值多重雷 力分布影响
击，其温度及应力分布情况如图 10~11 所示。 对运行工况下的配网避雷器承受不平衡受力
在 多 重 雷 击 作 用 时 ， 由 图 10~11 可 以 看 出 ： 时遭受雷击的情况进行仿真分析。考虑最严重的
1）整支避雷器的温度与热应力分布规律与单一 情况即水平安装方式下承受规定最大的风力与拉
雷击时相似，阀片温度达到峰值时，边缘温度为 力 ， 对 配 网 避 雷 器 模 型 同 时 施 加 不 平 衡 受 力 与
225 ℃，中心温度为 77 ℃；2）避雷器内部热应力 100 kA 雷电冲击。
最大值达 184 MPa；3）氧化锌电阻片界面处同样 避雷器的温升能量来自雷电流，在不平衡受力
出现了应力集中现象，其中，最大值出现在氧化 联合雷击作用时，应力同样主要集中于主要集中
锌电阻片、金具界面处，达 89.9 MPa。 于氧化锌电阻片与金具交界处和底座的螺栓根部，
多重雷击相较于单一雷击会显著增大避雷器 最大值达 242 MPa，与此同时，氧化锌电阻片界
的应力。多重雷击较单一雷击在避雷器内部氧化 面处应力集中现象加强，最大值达到 101.9 MPa。

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