高电位梯度ZnO电阻片的研制

ZnO电阻片的电位梯度以单位厚度的压敏电压U1mA/mm来评价,目前传统生产的ZnO电阻片的电位梯度约为200V/mm左右,介绍了采用新配方、新工艺来提高ZnO电阻片的电位梯度,使电阻片的电位梯度提高到290V/mm以上,并使电阻片的其它电气性能有所提高或保持原有的较好水平,通过大量的配方试验和制作工艺的优化选择,已获得比较理想的实验结果。     

提高ZnO电阻片电性能的研究

ZnO电阻片电气性能的提高对金属氧化物避雷器的运行可靠性起着重要的作用。采用振动磨加搅拌球磨及行星高能球磨工艺后,ZnO电阻片的烧成体积密度提高了0.97%,梯度提高了约30V/mm,U5kV/U1mA降低了0.1左右,600A/2ms方波全部通过。采用药膜04作为粘结剂,优化了成型粒料匹配,流动性提高了39s,坯体的微观结构均匀,ZnO电阻片方波通过率有所提高。应用纳米材料于有机绝缘层中,D5ZnO电阻片的筛选合格率从92.3%提高到98.5%,D6ZnO电阻片的筛选合格率从91.2%提高到98.3%,D7ZnO电阻片的筛选合格率从90.1%提高到97.8%。4/10大电流耐受能力也明显提高,!30ZnO电阻片4/10大电流耐受能力达65kA。     

国外MOA用ZnO电阻片的剖析与思考

对国外五家公司的ZnO电阻片进行了试验,并与已知ZnO电阻片样品配方对比,结果表明,五家样品的压比较低、老化系数呈下降型;其配方成分都含有Ni,D试样几乎不含Si、Cr,但是其方波通流密度较高;虽然与国内样品的显微结构相比,其物相组分相似,无明显的差别,但是多数瓷体中的大气孔较少,端面全喷铝或者留边宽度较窄。据此,提出了从根本上改进配方和工艺,如掺杂Ni,细化添加剂粒度、选择适宜的有机添加剂及添加量,以改善喷雾干燥粉料成分和成型坯体密度的均匀性;根据不同的配方,研究相适应的烧成制度,特别是冷却制度、热处理温度制度等多种思路,以期全面提高我国ZnO电阻片的性能水平。     

提高氧化锌非线性电阻片通流容量的研究

高电位梯度氧化锌非线性电阻片上流过冲击电流时,吸收的冲击能量成比例增加,要求电阻片的通流容量也成比例提高,研制高电位梯度电阻片首先要提高氧化锌电阻片的通流容量。将传统的氧化锌电阻片生产工艺中的搅拌罐混合浆料方式改用搅拌球磨机混合,可提高浆料的流动性和各成分分散的均匀性,电阻片通流容量即得到很大程度的提高,电阻片的单位体积冲击能量吸收能力从100J/cm3提高到250J/cm3。     

ZnO非线性电阻片掺杂改性的研究

结合测试结果,讨论了稀土氧化物掺杂及烧成工艺对电阻片微观组织结构以及电气性能的影响。结果表明,在传统生产配方中掺入Y2O3等稀土氧化物,通过掺杂改性,可以使电阻片中的晶粒尺寸减小,提高电阻片的电位梯度(达到276.8V/mm);在不同的烧成温度点(1190℃、1220℃、1250℃)下,认为1220℃为最佳烧成温度,此时电阻片的能量吸收能力得到提高,同时其它电气性能如泄漏电流和压比等保持良好。     

面向绿色制造的ZnO非线性电阻片的发展

非线性金属氧化物电阻片属于电工陶瓷制造领域,需要尽快实施产业制造的转型升级,实现产品全生命周期绿色管理。笔者归纳、总结了国内外近些年来在ZnO非线性电阻片制造领域内这一方向的工程实践和科研成果,包括以下6个方面:1)高能量密度; 2)无Cr/Pb制造配方; 3)微波烧结技术; 4)高能激光研磨/清洗技术; 5)磁控溅射电极制备; 6)电阻片废料及废品回收利用等。建议国内企业深入研究这些技术和工艺,打造绿色制造链,加快建设以节约资源、环境友好为向导的生产体系。     

降低ZnO电阻片压比的研究

现生产的ZnO电阻片存在残压高,压比(1.73左右)偏大等缺点,从调整侧面釉高阻层配方入手,在制造工艺基本不变的基础上,减少电阻片侧面釉高阻层配方中Li2CO3的含量,并与生产配方进行了比较。电气性能试验结果表明:1#釉配方性能稳定,ZnO电阻片加速老化性能良好,压比在1.61～1.65,非线性系数在10～13,并通过了2ms方波800A、耐受20次,4/10大电流冲击100kA、耐受2次试验。     

漏电监测器电阻片的研究

介绍了通过调整电阻片配方及制造工艺来获取压比性能及通流容量满足避雷器漏电监测器要求的电阻片研究过程。并为改善电阻片的电气性能提供了一种新的途径。     

镨系ZnO电阻片非线性特性研究

针对镨系ZnO电阻片磨片前后非线性性能的变化,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及X射线能谱仪对电阻片表面和本体进行分析。结果表明:镨系ZnO电阻片表面层与本体从组分、物相以及微观结构方面均有较大差异,表面层ZnO晶粒尺寸较小,为(2.0～3.1)μm,大小比较均匀,并且在晶界存在约0.7μm的富Pr相,有利于非线性的形成;而本体内的晶粒尺寸较大,为(3.0～4.8)μm,晶界几乎无杂相。磨片后ZnO电阻片表面成分的磨损是导致其非线性性能变差的主要原因。     

直流ZnO电阻片的研究

为了满足特高压直流避雷器保护特性的要求,对ZnO压敏电阻片的电位梯度、非线性性、老化等电气特性进行深入研究。试验表明:当X(Bi2O3)/X(Sb2O3)的掺杂比例为一定值时,获得较低的残压比和较高的电位梯度;改变侧面无机绝缘层的成分使侧面绝缘层与电阻体在烧结时能紧密结合,同时增加有机绝缘保护层,提高电阻片侧面的表面电阻和侧面的防污能力及抗闪络能力,并可改善电阻片的老化特性;在较低的烧成温度下1 070～1 150℃和较长的保温时间4～7 h可获得高性能的特高压直流避雷器用直流电阻片。     

热处理对MOA用ZnO电阻片电气性能的影响

采取提高热处理温度、延长保温时间等措施,改善直径大且厚的电阻片老化性能,取得了较好的效果。试验证明,热处理工艺可使电阻片的压比明显降低;在0.75U1mA下的阻性电流除少数外均有不同程度的增大,总的规律是尺寸大的比小的增大得多;热处理可明显提高电阻片的方波通流能力,并改善其稳定性。欲通过热处理使电阻片的性能获得最佳,必须根据电阻片的尺寸、烧成制度等调试热处理炉的温度制度及装片密度,选定较合理的工艺。采用再次热处理的方法使已抽查试验的电阻片性能得到恢复。通过X衍射试验,从微观上探讨了热处理改善ZnO陶瓷电气性能的原因。     

钇掺杂对ZnO电阻片微观结构和电性能的影响

研究了在ZnO-Bi2O3-Sb2O3系ZnO电阻片中添加少量硼酸和掺杂0.2%～0.8%(摩尔分数)的氧化钇(Y2O3),其显微结构和电性能的变化情况。结果表明,随Y2O3掺杂量的增加,ZnO压敏电阻片的电位梯度从210V/mm提高到422.5V/mm;当掺杂量为0.6%(摩尔分数)时,电性能达到最佳,即残压比最小,为1.12;漏电流最小,为353.0μA。掺杂Y2O3使ZnO晶粒周围除了形成Zn7Sb2O12尖晶石外,还形成了具有细微颗粒的含钇相(Zn-Sb-Y-O)和含铋相(Bi-Sb-O),尖晶石相、含钇相和含铋相的同时存在更加有效地抑制了ZnO晶粒的长大。添加硼酸和增加含钇相在很大程度上改善了ZnO电阻片的电性能。     

提高高能金属氧化物阀片电气性能的研究

介绍了高能金属氧化物非线性电阻片（规格为490／20×10）的单片通流容量由15kJ提高到25kJ以上的研制过程，着重介绍了配方和工艺方面的研究。     

ZnO电阻片寿命内冲击老化的研究

分析了冲击电流对ZnO电阻片的老化影响。通过试验研究放电电流的幅值大小、波形、放电次数以及环境温度四个因素对老化的影响,并推导基本规律;结合标准对非线性金属氧化物电阻片性能要求的规定,提出能够一定程度上反映ZnO电阻片剩余寿命的参数,给带间隙线路避雷器提供了一种新的在线监测方法。相关的产品已经研发出来,现场应用效果良好。     

热处理对MOA用ZnO电阻片电气性能的影响(续)

从室温开始测量试品,并作为基数,然后将温度从30℃加热到170℃,每次间隔10℃,在每一温度下保温1h后测量每个试品的上述参数。     

ZnO电阻片大电流通过次数与寿命的关系

从冲击老化机理,冲击老化与冲击电流峰值、波形、作用次数以及环境温度因素的相关性等方面,阐述了ZnO电阻片中流过冲击大电流的次数与寿命的关系。通过试验观察ZnO电阻片在冲击作用下的老化情况,测量ZnO电阻片变化率、功率损耗等参数来反应老化程度,分析了不同冲击电流峰值、不同波形及不同温度下的冲击次数对避雷器寿命的影响。并以此总结出一种反映避雷器大电流通过次数与寿命关系的规律,给出了以超过避雷器标称放电电流一定值的大电流通过避雷器的次数,作为避雷器寿命终结的判据。     

添加剂对氧化锌电阻片电学性能影响的研究进展

综述了近年来添加剂对氧化锌电阻片电学性能影响方面的研究进展,分析了不同添加剂对氧化锌电阻片电学性能的影响机理。通过比较发现,纳米添加剂可以降低高温烧成时的烧成温度,进而抑制晶粒长大,改善烧成均匀性,氧化锌晶粒平均尺寸可控制在1μm左右,泄漏电流2μA,通流容量可达250J/cm3。指出纳米添加剂进一步在氧化锌电阻片生产中的应用是今后研究的方向。     

电极留边距离对电流冲击下ZnO电阻片通流性能和故障模式的影响

在2 ms方波冲击和4/10μs大电流冲击下测试了具有不同电极留边距离的ZnO电阻片。结果表明,电极边缘和ZnO电阻片边缘留有一定余量可使冲击下的通流性能表现更稳定、减少分散性,但过多的留边距离则会使承受冲击电流的有限面积减少,留有0.5 mm左右的电极留边距离比较合适。在电流冲击测试过程中,一些ZnO电阻片样品出现故障,包括穿孔、破裂和侧闪。观察发现冲击试验后ZnO电阻片局部微观结构的形态和组成出现变化,被认为是ZnO电阻片劣化或故障的根本原因。     

小尺寸大电流ZnO非线性电阻片的研制

小尺寸、大通流ＺｎＯ电阻片是一种流行趋势。本文采用优化电阻片配方及工艺，增涂低温玻璃釉的方法，有效地提高了ＺｎＯ电阻片耐受大电流冲击的能力。     

ZnO电阻片用双端面磨片机床不同结构的比较

对双端面磨片机各种不同结构进行了比较,对双端面磨床的结构形式和喂料方法等方面进行了研究,采取试制钢板焊接件床身、直径500 mm以下的小金刚石砂轮、直线通过式喂料等措施,均达不到理想的效果,而采用双端面、圆盘输送、凸轮夹持喂料的M7660/1双端面磨片机,完全满足了ZnO电阻片的磨片工艺要求,使磨片机床和磨片工序跃上了...