温度对多柱并联避雷器均流特性的影响研究

高压直流输电系统的操作过电压持续时间长、释放的能量大,为提高避雷器的能量吸收能力,高压直流避雷器一般采用多柱电阻片并联的结构,柱间电流分布的均匀程度直接影响避雷器的整体能量吸收能力。本文选用国内3个避雷器生产厂家的电阻片,试验研究了电阻片整体温升及柱间温差对电流分布特性的影响。研究结果表明,当电阻片温度整体升高时,虽然不同厂家电阻片的电流分布不均匀系数随温度变化的规律具有一定的差异,但由此引起的最大电流分布不均匀系数并不会超过标准限值;当柱间温差增加时,3个厂家电阻片的电流分布不均匀系数均表现出随柱间温差的增加而增大的趋势。     

避雷器能量吸收与均流技术的研究

多柱并联避雷器的电阻片之间存在电流分布不均匀的现象,影响多柱并联避雷器整体能量吸收能力。分析了影响避雷器电流分布不均的因素,利用专门的试验回路分别对4柱并联的单片电阻片、多片电阻片和电阻片柱进行了试验验证。结果表明:为达到均流的目的,避雷器电阻片配组时,电阻片的U1mA相差不宜超过0.5%,残压不宜超过1%,避雷器各柱电流分布不均匀系数应小于110%。     

1000kV避雷器电流分布试验方法及特性的研究

介绍了1 000 kV交流系统用避雷器的电流分布试验方法及研究结果。在操作冲击电流和雷电冲击下多柱并联电阻片的电流分布试验结果表明,冲击电流的波形对电流分布系数的影响不大,但在同一波形下随着冲击电流幅值减小,电流分布系数增大;同时分析了电阻片配组参数,当按照每层每片电阻片的直流2 mA参考电压值和500 A操作冲击残压值之间的偏差同时小于0.5%的原则进行配组,电流分布系数小于10%;不同串联片数的4柱并联电阻片组进行试验,结果表明,随着串联电阻片的数量增加,电流分布系数减小。     

±800kV特高压直流换流站EM避雷器工况分析及其关键技术的研究

金属回线避雷器(metallic return arrester,简称EM避雷器)是±800kV特高压直流换流站的关键过电压保护设备之一。在介绍了特高压直流输电系统单极金属回线运行方式的基础上,详细分析了EM避雷器的稳态应力和暂态应力,特别是最高端Y/Y换流阀侧出线发生单相接地故障时的过电压机理。深入研究两项关键技术:1)低幅值、多脉冲的冲击电流下金属氧化物电阻片的能量吸收能力及筛选方法;2)多柱并联电阻片柱分流技术。采用近似直流工程中实际波形的低幅值多脉冲的冲击电流对金属氧化物电阻片进行能量筛选和适当的多柱并联电阻片柱分流技术是实现EM避雷器安全运行的关键。     

气孔和晶粒尺寸不均匀系数对方波脉冲大电流作用下高电位梯度氧化锌陶瓷失效的影响

氧化锌电阻片在脉冲大电流作用下可能失效,威胁着电力设备及电力系统安全稳定运行.脉冲大电流作用下,电阻片瓷体的失效形式主要源自于瓷体本身的穿孔和炸裂.显微形貌观测结果表明,穿孔通道处有显著的晶粒熔融痕迹和微裂纹,这说明穿孔通道起源于电阻片电流、焦耳热局部集中,导致瓷体熔融和炸裂.基于未破坏区域和穿孔通道区域的微观分析,首次定义了晶粒尺寸分布的不均匀系数,统计分析了气孔及晶粒尺寸分布.计算结果表明,氧化锌电阻片穿孔通道附近气孔含量较多,且晶粒分布更加不均匀.大量的气孔和不均匀的晶粒尺寸分布使氧化锌电阻片形成显著的电气弱点,大电流作用下电流和由电流产生的焦耳热在此聚集.一方面,局部温度迅速升高,导致瓷体熔融;另一方面,当由温度梯度形成的机械应力大于瓷体的机械强度时,瓷体产生微裂纹.当微裂纹发展贯通之后,瓷体发生炸裂.     

关于珠海电厂海斗乙线避雷器缺陷的分析

通过对珠海电厂海斗乙线避雷器解体检查及对电阻片进行直流1mA电压U1mA和75%U1mA电压下直流泄漏电流测量试验,发现避雷器缺陷的主要原因是避雷器密封不良潮气进入,导致电阻片直流1mA参考电压降低和泄漏电压超标;额定电压选择偏低(192kV)导致电阻片荷电率偏高;避雷器外表面积污严重不均匀时导致电压分布不均匀等,从而加速了电阻片的老化以及瓷套内表面受潮。     

特高压交流1000kV瓷外套避雷器的研制

介绍了特高压交流1000 kV瓷外套避雷器的性能参数、结构及试验等情况。避雷器由五节元件串联组成,内部采用四柱电阻片并联结构,电阻片组间加装均流电极。对1000 kV避雷器抗震性能的模拟计算和试验,得到了1000 kV避雷器的机械设计结构。对1000 kV避雷器电位分布的模拟计算和测量,得到最大电位分布不均匀系数为9.6%,电流分布不均匀系数小于5%。研发的1 000 kV避雷器通过了0.2 g的抗震试验及63 kA的压力释放试验,已在特高压交流试验示范工程应用。     

高通流能力电阻片的研究进展

综述了近年来国内外在提高氧化锌电阻片通流能力方面的研究进展。认为影响氧化锌电阻片通流能力的关键因素是电阻片微观结构不均匀性导致电流分布的不均匀性。通过采用湿式化学粉料制备法来提高粉料的均匀性是提高电阻片通流能力的有效途径。而改善粉料的均匀性,从根本上讲是改善添加剂在粉料中的分散均匀性。因此,添加剂在粉料中应尽可能地细化和均匀。     

有串联间隙及并联电阻的金属氧化物避雷器设计中的几个问题

论述了有串联间隙及并联电阻的金属氧化物避雷器的工作原理；指出设计中其工频续流应不大于1mA（峰值），电阻片的拐点电流一般可选1mA（峰值），并联电阻宜选线性的或基本线性的。     

金属氧化物避雷器V-A温度特性研究

交流金属氧化物避雷器(简称MOA)的工作特性完全依赖于其V-A特性,由于V-A特性对温度的敏感性,导致多柱并联避雷器暂态过程中柱间负荷应力分布极不均匀,运行中出现过多起损坏事故。本文搭建了试验平台对多柱避雷器不同温度下的V-A特性进行了深入研究。研究结果表明:MOA的V-A特性具有明显的温度特性,在0～1 200 A电流区具有明显的负温度系数,在>1 200 A非线性区具有正温度系数。暂态温升中避雷器柱间电流分布不均匀系数远大于静态,从而导致阻抗处于极小值的柱吸收更多的能量,且在负温度系数特性下形成恶性循环,直至能量密度超过极限耐受能力而损坏。     

高梯度氧化锌电阻片小电流区域温度特性研究

目前使金属氧化物避雷器小型化的重要手段之一就是采用高梯度氧化锌电阻片。然而,随着氧化锌电阻片梯度的提高,其电气性能参数也发生相应变化。笔者通过试验,主要研究了高梯度氧化锌电阻片小电流区域中不同温度下的电压-电流特性。通过对试验结果进行分析发现,随着温度的升高,高梯度氧化锌电阻片的电压-电流特性曲线拐点逐渐向前移动,尤其...     

氧化锌的理化性能对金属氧化物电阻片电性能的影响

氧化锌是生产电阻片的主要原材料,氧化锌的理化性能对电阻片的质量起着至关重要的作用。通过对氧化锌的理化性能:主含量、杂质含量(钾、钠、铁、镉、铅)、粒度、晶型结构、水分、盐酸不溶物及金属锌含量进行测试分析。根据多年测试经验,对氧化锌测试方法及关键技术条件要求进行了可行性改进,并结合生产实际使用情况,跟踪分析电阻片质量状况,判断氧化锌理化性能要求对电阻片电性能的影响。研究表明,氧化锌中铁、金属锌及钠等杂质含量过多能使电阻片的漏流增大,铅杂质含量过多能使电阻片的方波性能下降,铜、钠杂质含量过多能使电阻片的压比升高。为了控制氧化锌中的杂质含量和提高电阻片的产品性能,建议生产上使用0号锌锭间接法生产的氧化锌,粉体颗粒形状最好接近球状,粒度范围最好控制在0.43-0.55μm之间。     

蒽醌显色法判定金属氧化物电阻片用氧化锌原料中的金属锌

提供了一种用蒽醌显色法判定金属氧化物电阻片用氧化锌原料中金属锌的定性分析方法。采用有机试剂蒽醌在一定浓度的碱性溶液中,在水浴加热下与金属锌反应生成一种红色的络合物,根据反应后生成络合物的红点数量,来判断氧化锌中是否含有金属锌。与传统的盐酸溶解法相比,该方法操作简单,反应现象明显直观,易于观察,判断准确。该方法具有在氧化锌原料生产厂家、金属氧化物电阻片生产厂家和压敏电阻生产厂家推广使用的价值。     

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。     

改善ZnO压敏电阻老化特性的研究

研究添加不同的减缓老化作用的元素及化合物,以改善ZnO压敏电阻片长期带电的老化特性。经过添加GF-06银玻璃、氧化硼、PM-10硼玻璃等不同形态的材料,在同样的ZnO压敏电阻的制作工艺下进行混合、造粒、成形、烧成形成直径为53 mm的电阻片,测试了小电流特性、大电流特性及115℃下1 000 h的加速老化试验。试验结果表明,微量的Ag2O玻璃和B2O3玻璃有利于提高ZnO-Bi2O3系压敏电阻片的老化寿命;同时B2O3还有助于改善ZnO电阻片的大电流下的非线性。     

纳米复合技术改善ZnO压敏电阻微观结构及电性能一致性的研究

采用氨浸法制备ZnO纳米复合压敏瓷料的工艺手段,研制出压敏场强大于330V/m m,漏电流小于1μA,非线性系数大于58的压敏电阻器,电性能的一致性要优于普通压敏电阻器的5～10倍。用扫描电镜和能谱对瓷体显微结构及面扫成分进行了分析,讨论了ZnO压敏电阻材料结构和电性能的关系。研究表明,加入纳米复合粉制备压敏电阻是降低大规模生产中的成本,提高ZnO压敏电阻电性能及其一致性的有效途径。     

微波烧结氧化锌压敏陶瓷的研究进展

综述了近年来微波烧结在氧化锌压敏陶瓷中的研究进展:可提高氧化锌压敏陶瓷加热速率,降低烧结温度,改善材料的显微结构及性能,提高瓷体密度,达到高效节能的目的。但压敏电阻组分较多,微波快速烧结时,组分通过扩散和迁移在微观上均匀分布较难,可能对电性能有一定影响。结合目前国内外微波烧结氧化锌压敏陶瓷的发展现状,指出今后在压敏陶瓷微波烧结中可以采用纳米技术。     

日本氧化锌避雷器的发展动向

对日本金属氧化物避雷器主要生产企业的氧化锌避雷器及氧化锌非线性电阻片的水平和发展方向进行了综述,指出了今后金属氧化物避雷器及氧化锌电阻片的发展方向。这对国内氧化锌避雷器及氧化锌电阻片的生产厂家来说,具有一定的指导意义。     

1000 kV GIS用高性能罐式金属氧化物避雷器结构特性研究

根据不同电位梯度的电阻片,提出了一种具有创新性的1 000 kV GIS用避雷器结构。采用经过二次开发的有限元、边界元数值计算方法并应用具有强大实体造型、解算、数据分析和后处理功能软件及工作站对初步设计的避雷器结构进行了电位分布仿真计算及抗震性能仿真计算,确定了理想的避雷器均压结构及整体结构。并采用电流法对避雷器电位分布情况进行了实测试验,通过对试验数据进行整理及分析,最终确定了合理的避雷器结构。     

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。