工频过电压耐受下氧化锌压敏电阻冲击老化性能研究

针对氧化锌压敏电阻芯片在8/20μs电流冲击初期,芯片压敏电压变化较小,老化程度无法通过静态参数判别的问题,本文设计了工频过电压耐受下的ZnO压敏电阻冲击老化试验,研究了ZnO压敏电阻芯片不同冲击老化情况,耐受工频恒定不同幅值过电压过程和耐受阶段流经芯片内部电流Iin随时间的变化关系;结合双肖特基势垒理论和ZnO压敏电阻芯片Voronoi网格微观结构模型,分析试验结论。结果表明:耐受工频恒定相同幅值过电压,ZnO压敏电阻芯片经8/20μs电流冲击后老化程度越深其流过芯片内部电流Iin的初始值越大;且lin值随时间上升速率与初始冲击老化程度呈正比;相同老化程度ZnO压敏电阻芯片耐受过电压幅值越大,耐受时间越短,Iin的初始值越大。这些可为ZnO压敏电阻冲击老化劣化初期判别提供依据。     

电力系统避雷器用ZnO压敏电阻研究进展

ZnO压敏电阻是金属氧化物避雷器(MOA)的核心器件,电力系统的过电压水平和设备的绝缘水平直接取决于ZnO压敏电阻性能的好坏.我国特高压输电工程正在逐步建设,要求MOA能够有效地限制电力系统过电压.相比于传统MOA中采用的ZnO压敏电阻阀片,应用于特高压MOA的阀片需要具有高电压梯度、低残压比、大通流容量和耐老化性能等...     

ZnO压敏电阻残压比的影响因素分析

ZnO压敏电阻作为避雷器的核心元件,已经被广泛地应用于电力系统雷电防护设备之中.残压比是ZnO压敏电阻避雷器的重要参数,它决定了电力系统的过电压保护水平和电力设备绝缘要求.为此,分析了ZnO压敏电阻残压比的宏观影响因素,利用维诺网格模型和晶界导电模型研究了微结构参数和晶界参数对ZnO压敏电阻残压比的影响规律.晶粒尺寸、...     

考虑微观特性的ZnO压敏电阻计算模拟模型

电力设备的绝缘水平建立在避雷器的过电压保护水平基础之上。ZnO压敏电阻具有优良的非线性电压-电流特性和浪涌能量吸收能力,被广泛用作电力系统避雷器的核心元件。ZnO压敏电阻的电气特性由其复杂的微结构和晶界特性决定。该文以Voronoi网络模型为基础,建立ZnO压敏电阻的微观结构模型。采用考虑晶间旁路效应的晶界分区模型,建立求解氧化锌压敏电阻宏观电气性能的大规模非线性电阻网络方程。针对难以采用常规牛顿迭代方法求解的问题,提出基于分段线性化和差分重构的快速求解优化算法,计算结果误差指标在10-3数量级以下。采用模型计算得到了尖晶石含量、晶粒尺寸不均匀度以及气孔率等微观结构参数对ZnO压敏电阻宏观电气性能的影响规律。     

ZnO压敏电阻在高压变频器过电压保护中的应用

基于IGCT串联中性点钳位三电平高压变频器过电压保护进行研究,首次提出了利用氧化锌(ZnO)压敏电阻对高压变频器进行过电压保护的方法。通过分析ZnO压敏电阻的各种放置位置和接线形式,得出了合理的设计方案。以逆变系统整体作为变频器过电压保护的对象,解决了单个电力电子开关器件过电压保护困难的问题。结合实际的变频器参数,详细分析逆变系统工作状态的耐压情况,设计了ZnO压敏电阻。通过Matlab/Simulink对过电压情况的仿真,验证了所设计的ZnO压敏电阻对中性点钳位三电平高压变频器过电压保护的有效性。本文所设计的ZnO压敏电阻已得到实际应用。     

交直流老化后ZnO压敏电阻宏观电容量随时间变化的特性分析

针对ZnO压敏电阻在交、直流老化作用后,其宏观电容量随时间变化特性的问题,基于砖块模型（block model）对影响ZnO压敏电阻宏观电容量的相关参数进行了理论分析,通过对ZnO压敏电阻样品分别施加不同时长的交流以及直流老化试验时,发现ZnO压敏电阻的宏观电容量在接受交、直流老化后随着时间的延长呈现先降低后增长的趋势;当交、直流老化时间较短时,宏观电容量相较初始值存在小幅降低,而当交、直流老化时间较长时,宏观电容量相较初始值存在大幅的增长,得出宏观电容量随时间的变化是由界面态俘获电子的释放过程以及晶界层热破坏过程共同作用所导致的结论,这对研究ZnO压敏电阻的老化特性具有一定的参考价值。     

不同类型冲击电流对ZnO压敏电阻老化的影响研究

为了比较不同类型冲击电流对氧化锌（ZnO）压敏电阻直流老化的影响,将相同类型的ZnO压敏电阻样品分别开展2 ms方波（峰值为2 kA）耐受试验和4/10μs冲击电流（峰值为100 kA）试验。实验结果表明,在1～3轮（3～9次）的冲击耐受下,2 ms方波对ZnO压敏电阻的老化特性能起到一定优化作用,而4/10μs大电流冲击则使得ZnO压敏电阻老化特性持续劣化。利用扫描电子显微镜（SEM）、光谱仪、数字源表研究其微观结构以及电气性能参数变化。结合实验结果分析原因,4/10μs冲击电流对ZnO压敏电阻的损伤程度大于2 ms方波冲击电流的损伤程度,更容易引起ZnO压敏电阻的老化,在1～3轮（3～9次）2 ms方波耐受下,可以改善压敏电阻老化特性,其原因在于冲击电流产生热效应使构成晶界势垒亚稳定成分填隙锌离子在晶界发生反应而降低其浓度,得到比冲击前更稳定的晶界结,从而提高了其老化特性。     

ZnO压敏电阻并联保护水平分析

1引言ZnO压敏电阻漏电流小,在冲击过电压下残压低、无续流、动作时延小、陡波响应特性好、通流容量大,吸收过电压能量的能力强,可以做成无间隙ZnO限压器。ZnO限压器主要用于抑制瞬态过电压和分流冲击电流的器件。因此被广泛应用于电子线路、电力系统以及其他领域。电源系统过电     

ZnO压敏电阻微观结构参数与宏观电气性能的关联机制

ZnO压敏电阻是金属氧化物避雷器的核心部件,在抑制电力系统过电压方面发挥了重要的作用。随着特高压输电技术的发展,对ZnO压敏电阻的残压、通流容量等电气特性提出了更高的要求。该文从材料计算的角度出发,以基于Voronoi模型的ZnO压敏电阻优化计算模型为基础,计算研究了晶粒尺寸、尺寸不均匀度、晶粒电阻率等微观结构参数与多种宏观电气性能之间的关联机制,将多变量、多目标的最优化问题,极大地简化为仅包含三类优化变量、两类优化目标的最优化问题,并制定出具有针对性的优化策略和步骤,为ZnO压敏电阻性能的改进提供了重要理论依据,对高性能避雷器的设计制造具有重要意义。     

Al2O3掺杂ZnO压敏电阻在不同烧结温度下的电气特性研究

在不同烧结温度下制备了氧化铝(Al₂O₃)掺杂的氧化锌(ZnO)压敏电阻,并对其进行扫描电子显微镜、X射线衍射、电流-电压、电容-电压测试以研究ZnO压敏电阻的微观结构和电气特性。结果表明:随着烧结温度的升高,Al₂O₃掺杂的ZnO压敏电阻泄漏电流得到了明显的抑制,这是由于施主密度和界面态密度不断增大,提高了晶界的势垒高度。而Al³⁺随着烧结温度的升高会不断地固溶入ZnO晶粒中,降低了晶粒电阻率,从而降低ZnO压敏电阻在通过大电流时的残压比。当烧结温度为1150℃时,ZnO压敏电阻的电气特性最佳,电压梯度为418.70 V/mm,泄漏电流为0.74,残压比为1.68,非线性系数为67.5,有助于提高ZnO避雷器的保护性能,实现深度限制电力系统,特别是特高压系统的过电压。     

1000kV交流输电线路的故障激发过电压研究

在简述1000kV特高压输电线路故障激发过电压的基础上,研究了国家电网公司规划建设的晋东南-南阳-荆门单回百万伏级输变电工程在线路上单相或多相接地或相间故障引起的过电压和故障切除时的过电压两种情况下由故障激发的操作过电压,并提出了包括沿线装设氧化锌避雷器、使用可控并联电抗器以及装设并联开关电阻等限制故障过电压水平的措施。仿真计算表明,并联电抗器补偿容量越大,故障激发过电压越低;而仅在线路两端装设避雷器可在一定程度上降低单相重合闸故障引起的过电压,但过电压水平仍然比较高,还需要进一步采取措施;如同时使用并联合闸电阻和氧化锌避雷器,则能明显限制故障激发过电压的水平。     

氧化锌压敏电阻器的工频过电压（TOV）特性

本文就氧化锌压敏电阻器的工频过电压特性（以下称TOV特性）的重要性、正确表征和影响因素展开讨论。提出TOV特性应以TOV幅值及对应的耐受时间来表述,称为TOV耐受时间特性,作为给SPD应用的氧化锌压敏电阻器的设计应用资料,则应提供两个数据,一是TOV耐受时间特性,二是暂态过电压施加时温度随时间变化数据。氧化锌压敏电阻器的TOV耐受时间特性,直接与耐受TOV能量的能力以及TOV工作区（1mA～10A）V-I特性曲线相关,制约耐受TOV能量的能力的因素,是配方与工艺引起的晶相差异和结构的均匀性,以及热稳定性。TOV工作区（1mA～10A）V-I特性曲线,除了受配方与工艺影响外,还受工作历史的影响。电阻体均匀性好的TOV特性好,而TOV工作区（1mA～10A）V-I特性曲线非线性差或电压正温度数引起加载TOV时电流变小,可以提高TOV耐受时间。     

Testing procedure for metal oxide varistors protecting EHV seriescapacitors

Test procedures for metal oxide varistors used as overvoltage limiting protectors for EHV series capacitors are proposed. Basic varistor parameters are defined. The factors that must be taken into account and the test requirements are discussed. Special attention is devoted to the problem of power frequency current sharing among many parallel connected columns. The application of the procedures to the world's largest 500 kV series capacitor installation with metal oxide varistors as overvoltage protection is briefly described     

对1000kV电网操作过电压及相位控制高压断路器的讨论

根据500kV及750kV电网操作过电压的数据以及1000kV电网应有的过电压水平,指出了对于1000kV电网断路器关合开断可能引起的多种操作过电压(如开断并联电抗器及开断中小短路电流的的重燃过电压等)必须给予重视.近年来国外用以抑制操作过电压的装置除并联电阻的高压断路器及氧化锌避雷器以外,相位控制高压断路器日益得以广泛应用.文章介绍了国外相控高压断路器的应用情况,总结了相控高压断路器的关键技术,并对将其应用于我国1000kV电网提出了几点建议.     

高电压多脉冲冲击下单片与双片并联的MOV性能

采用幅值为20 kA、时间间隔为50 ms的同时序冲击高压5脉冲分别对单片氧化锌压敏电阻元件、2片压敏电压相差10 V、2片压敏电压相同的并联压敏电阻进行冲击试验。试验表明单片压敏电阻难以承受多脉冲的大能量,将幅值为40 kA同样的波形施加在2片压敏电阻并联上时,2片压敏电压相同的压敏电阻并联耐受冲击次数是单片情况下的2倍,而压敏电压相差10 V的2片压敏电阻并联的耐受冲击次数甚至比单片少。通过对多脉冲冲击下的压敏电阻片电气参数、温度测试分析以及外观损坏形式分析,认为多脉冲情况下的损坏机理主要以热击穿为主。     

Electrical parameter statistic analysis and parallel coordination of ZnO varistors in low-voltage protection devices

Analyzing the nonuniformity of electrical parameters of ZnO varistors is useful to select and coordinate the ZnO varistors in parallel operation and improve the protection capability of surge-protection device (SPD). The nonuniformity of 1-mA dc voltage and impulse residual voltage of commercial low-voltage ZnO varistors were estimated by statistic analysis in this paper. The Minimum Gobble Distribution was used to describe the distribution of 1-mA dc voltage and impulse residual voltage, ZnO varistors were verified conforming to the Minimum Gobble Distribution by the Kolmogorov-Smirnov test. The relationship between the impulse residual voltage and 1-mA dc voltage has a chaos phenomenon, and they have a close relative degree by t-test, the impulse residual voltage can be estimated by voltage ratio and 1-mA dc voltage. The nonuniform phenomena of electrical parameters of ZnO varistors were simulated by Voronoi network. The current overload of ZnO varistor with reduced residual voltage is serious, in order to keep safe operation of SPDs, when we design a SPD with ZnO varistors in parallel, a safe margin coefficient of discharge withstand current should be considered according to the actual relative standard deviation of surge residual voltages of used ZnO varistors.     

Calculations of the Parameters and Simulation of the Operation of Nonlinear Surge Arresters for AC Rolling Stock

Russian Electrical Engineering - A technique to determine the type and number of varistors has been considered that is based on using the maximum long overvoltage applied to varistors on the...     

现场总线技术用于ZnO压敏电阻片制造电器智能化的思考

ZnO压敏电阻片制造工艺复杂,工序多,周期长,设备多,控制技术要求高,随着测量控制设备仪器的智能化水平的提高,进一步提高自动化程度,提高控制能力,减少损失。现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字双向传输的通信网络,是工业过程控制、制造业等领域自动控制技术发展的热点。本文简要介绍了现场总线的主要种类和基本特点及其应用,对ZnO压敏电阻片制造的现场智能设备和仪器仪表的现地与远程控制的实现作了一些思考,利用现场总线技术实现对金属氧化物避雷器用氧化锌压敏电阻片的制造进行现地和远程自动控制,提高制造水平,提高压敏电阻片电气性能的均一性,降低分散性,避免损失。