Bi掺杂对直流ZnO电阻片缺陷结构和电性能的影响

普遍认为,Bi2O3是ZnO电阻片形成晶界势垒及非线性伏安特性的基础,然而Bi元素对构成势垒的缺陷结构的作用机制仍不清楚.基于一种优化的介电谱,笔者研究了Bi2O3含量对现代直流ZnO电阻片本征点缺陷锌填隙和氧空位、非本征缺陷晶间相结构和界面态的作用机制.实验结果表明,Bi掺杂使得晶界势垒结构发育完善,所以掺入Bi元素后试样才具有优异的非线性特性.Bi2O3促进晶界氧传输和吸附,进而有效提升界面态密度,调控本征点缺陷浓度.特别地,Bi2O3掺杂量达到1.2 mol％时,富Bi相形成具有更高氧离子传导率的δ-Bi2O3,对本征点缺陷起抑制作用.本研究为进一步开发高性能电阻片提供理论基础及数据依据.     

PVA种类及含量对ZnO压敏电阻片电性能影响研究

作为重要的过电压防护元件,ZnO压敏电阻片的性能也需要不断提高.对ZnO压敏电阻片制备工艺中聚乙烯醇(PVA)的影响进行了研究.通过对比不同PVA种类及含量对造粒的影响后发现,选用的PVA聚合度越高,烧结陶瓷的晶粒尺寸就越小;PVA的添加量越多,晶粒尺寸也越小;其次PVA的聚合度会影响到压敏陶瓷的晶界电阻和击穿场强,它们之间成正相关的趋势,但是过量添加PVA会导致其晶界电阻活化能减小,压敏特性降低,导致泄漏电流密度增大;采用低聚合度的PVA会改善电气性能,即提升其压敏特性并降低泄漏电流密度;造粒过程中,低聚合度PVA水溶液的配比与添加量对压敏电阻的晶界电阻及其活化能的影响较小.因此,造粒过程中推荐采用低聚合度、高醇解度的PVA以提高ZnO压敏电阻片电气性能的一致性.     

带串联间隙1000kV特高压交流输电线路避雷器关键技术参数分析

为提高交流特高压输电线路的耐雷水平,调研收集了交流特高压输电线路的研究成果。结合中国交流特高压示范工程运行经验,并采取仿真计算和试验验证的方法,从本体参考电压、标称放电电流、能量吸收能力、放电电压、保护水平等方面对交流特高压线路避雷器的关键技术参数进行了分析。根据研究结果,提出对于特高压交流线路避雷器,其本体直流参考电压应≥1 086kV;标称放电电流应为30kA;2ms方波通流能力应≥1 500A;雷电冲击50%放电电压应≥2 900kV;雷电冲击残压≤2 150kV。     

影响10kV复合外套避雷器大电流冲击耐受能力的研究分析

在电力系统中使用的10 kV避雷器数量巨大,其质量对10 kV架空线路防雷水平至关重要。通过对10 kV复合外套金属氧化物避雷器进行整只4/10μs、65 kA大电流冲击耐受试验,分析结果得出:10 kV复合外套避雷器生产工艺对其大电流冲击耐受能力有重要影响,在非电阻片因素下,通过改进生产工艺可提高大电流冲击耐受能力。     

避雷器及其比例单元的散热特性研究

研究避雷器及其比例单元的散热特性是考核避雷器热稳定性的关键。基于引起MOA温升的主要因素,试验研究了在工频电压加热、方波冲击电流及烘箱加热等不同试验条件下MOA及其比例单元的散热特性,并运用工程有限元软件ANSYS建模解析,给出了相应的散热时间常数和降温曲线。试验及解析结果表明:加热方式对MOA的散热特性影响较大,考核比例单元与整只MOA的热等价性时应保证加热方式和加热时间相同;相同外套等结构下,比例单元的轴向散热能力强于整只MOA,为了保证比例单元的散热能力等价于整只MOA,必须采取隔热措施,特别是注意限制比例单元的轴向散热能力;利用ANSYS建立的有限元模型解析结果与试验结果基本一致,可以作为进一步研究的辅助手段。     

污秽条件下避雷器的内部温升研究

金属氧化物避雷器（M（）A）在污秽条件下的内部温升及其热稳定性是研究避雷器耐污能力的重要方面。为此,以GB11032-2010附录O中的污秽试验方法为基础,同时参考IEEE Std C 62．1l-1999,试验比较了不同盐密、不同支架高度等情况下进行人工污秽试验时避雷器的内部温升情况,同时还比较了复合外套及瓷外套避雷...     

±800kV级联多端特高压直流输电工程的绝缘配合

级联多端特高压直流作为多端高压直流输出的典型串联连接方式,将具有良好的发展前景。基于800 kV级联多端直流输电系统下的过电压研究成果,对级联多端特高压直流系统的绝缘配合进行研究,并与常规800 kV直流输电工程的设计比较,结果表明,除级联多端直流工程的400 kV中压线路以外,其余变电站设备和线路的绝缘配置可参照常规800 kV直流输电工程进行取值。研究成果为800 kV级联多端直流系统设备制造和工程设计提供参考。     

兼作支柱用高抗震性能特高压避雷器的研发

特高压避雷器兼作支柱绝缘子,对避雷器的抗弯和抗震性能要求越来越高。本文结合研究成果提出了塔形结构等应力设计的避雷器结构设计新思路,通过仿真计算,提出了具有较高抗震和抗弯性能的避雷器基本结构设计方案。研发出适用于交流特高压避雷器的大容量饼状电阻片和大直径高强度瓷套;研发出能够兼作支柱绝缘子使用的高强度特高压避雷器。开展了抗震性能和弯曲性能试验研究,新研发的避雷器在0.3 g水平加速度下进行抗震试验时,安全系数均大于1.67;弯曲负荷破坏强度在80 k N左右,远大于标准要求,能够兼作支柱绝缘子使用。研发的特高压避雷器已通过全部型式试验,并在多个工程中正式运行,目前运行情况良好。     

1000kV GIS型和瓷套型避雷器研发综述

晋东南-南阳-荆门1000 kV特高压交流试验示范工程已于2009-01-06成功投运,至今系统运行平稳,设备状态良好。电科院东芝避雷器有限公司为该工程提供了GIS型和瓷套型避雷器产品。基于此,较详细地介绍了GIS型和瓷套型避雷器的研发过程和实绩。大容量电阻片、GIS型避雷器和瓷套型避雷器的研发工作都是在株式会社东芝相关关键技术的基础上进行的。大容量电阻片完全满足1000 kV特高压交流GIS型避雷器和瓷套型避雷器要求,具有足够安全裕度,并早已实际应用于500 kV和750 kV瓷套型避雷器。GIS型避雷器电位分布的解析结果和实测结果相当一致,满足标书和技术协议要求。瓷套型避雷器属国际首创产品,应用了4项株式会社东芝具有实际运行业绩的关键技术,特别是减震技术(装置)大幅度减小了瓷套根部应力,从而满足抗地震要求。同时在介绍研发过程和成果的基础上,进行研发工作小结,以便积累经验提高认识,将来更好地为其它特高压交流工程服务。     

±1100kV特高压直流换流站避雷器在内过电压下的保护特性

直流输电系统的内过电压主要通过金属氧化物避雷器(metal oxide arrester,MOA)加以限制,避雷器在内过电压下的保护特性对确定设备的操作冲击绝缘水平具有重要意义。根据±1 100 k V主回路接线、避雷器配置、交直流系统参数等,建立了±1 100 k V系统内过电压计算模型。对避雷器电压和电流波形进行仿真,对避雷器电流的波头时间进行统计。统计结果为:内过电压下通过避雷器电流的波头时间均不小于100μs,大于标准操作冲击电流的波头时间30μs,需要对较缓电流波头下避雷器的保护特性进行研究。为加以对比,对波形为316/814μs、30/60μs、8/20μs和1/4μs电流下的避雷器伏秒特性和伏安特性进行了试验研究。结果表明,同样电流下,1/4μs的伏安特性曲线高于8/20μs、30/60μs和316/814μs的曲线,而后三者的伏安特性曲线则区别不大;8/20μs、30/60μs和316/814μs的伏安特性相比,在0.1~1 k A电流范围内,30/60μs的伏安特性曲线比8/20μs和316/814μs的伏安特性曲线稍高。由于避雷器操作冲击电流的波头时间均不小于100μs,内过电压下避雷器取30/60μs电流波形下的伏安曲线是合适的,且是稍微偏严的。最后试验测试了避雷器电阻片在30/60μs操作冲击电流下的伏安特性。