低压系统串级浪涌抑制配合的研究

计论了低压系统串级浪涌抑制器的组成和工作原理,对浪涌抑制器的首末有效配合进行了试验,试验结果表明,通过对浪涌抑制器两极压敏电阻箝位电压进行合理配合,可以对8/20试验波形实现限压作用。但由于同一种串级浪涌抑制器配合对不同峰值的浪涌能量分配也不相同,可能导致浪涌抑制器在特定波形下失效。     

氧化锌压敏电阻

<正> 本文论述了氧化锌压敏电阻的电气特性、制造方法、添加剂的作用、晶界特性和特殊应用。引言 (引言部分略,图1略) 电气特性 ZnO压敏电阻的I—V特性可分为三个区域,如图2所示(图2略)。在区域Ⅰ,拐点电压(一般为1μA/cm~2的电压)以下,非线性不太显著并与温度的关系较大。在区域     

掺杂氧化钇氧化镍对氧化锌电阻片特性的影响

通过掺杂氧化镍、氧化钇,对改善ZnO压敏电阻片电气特性进行了系统研究;分析和讨论了电阻片的电位梯度E、泄漏电流IL、压比Ki、方波、大电流冲击所引起的变化以及老化试验等;掺杂后,不仅提高了电阻片的电位梯度,同时还提高了其能量吸收能力;特别是钇掺杂处于晶界上,抑制晶粒长大,使晶界电压降低,大约为2.2V,是传统电阻片晶界电压的70%。研究获得了电位梯度达260V/mm,方波为800A,能量吸收能力达到300J/cm3的直径为56mm、厚度为9mm的ZnO压敏电阻片。     

组合波负峰对浪涌防护影响研究

组合波是电涌保护器性能试验与浪涌抗扰度试验的必备波形,但是目前IEC和IEEE相关规范针对组合波的定义存在一定差别,主要在于波形是否存在负峰,因此需要组合波负峰存在与否对浪涌防护的影响。利用EMTP软件搭建两种组合波发生电路,分别产生不存在负峰与存在负峰的组合波,同时结合IEEE压敏电阻模型进行仿真冲击,分析压敏电阻残压与吸收能量的差异。最后讨论不同负载性质下连接电缆长度对两种组合波冲击后负载端电压的影响。分析结果表明:组合波负峰存在与否对压敏电阻残压数值影响不大,但对残压波形影响较大;压敏电阻在存在负峰的组合波冲击下的箍位时间较短。存在负峰的组合波冲击时压敏电阻吸收的能量始终小于不存在负峰组合波冲击情况。两种组合波冲击后负载端相对电压差异随着电缆长度的增加而增大,阻性负载和容性负载变化更为明显。     

气体放电管与压敏电阻级间能量配合的分析

针对气体放电管与压敏电阻在雷电波冲击下级间配合的问题,运用雷电波传输理论与雷电冲击电流发生器进行冲击试验相结合的方法.得出:在相同冲击电压下,气体放电管可以增大整体通流效果;气体放电管的残压随总通流呈线性增长,压敏电阻的残压值变化不大,并且与气体放电管的放电电压大小无关;气体放电管的放电电压越大,压敏电阻吸收的能量越多,SPD级间的能量配合效果也更佳。该结论在多级电涌保护器的使用中有一定参考价值。     

标准衰减振荡波下压敏电阻能量配合研究

为了有效利用压敏电阻对真实雷电过电压进行防护,需要对标准衰减振荡波下压敏电阻能量配合进行研究。利用EMTP软件搭建0.5μs-100 k Hz标准振荡波发生电路,采用IEEE压敏电阻模型进行仿真冲击。分析前后级压敏电阻采用高低配合与低高配合方式的防护效果。最后讨论不同前后级压敏电阻连接导线长度对分流和能量吸收的影响。分析结果表明:压敏电阻残压随着充电电压的增加而增大,低高配合方式下,前级压敏电阻承受了绝大部分雷电流和能量,配合效果不如高低配合方式。前后级连接导线长度增加时,流过前级和后级的电流峰值均降低,但前级吸收能量增加,后级吸收能量降低。标准衰减振荡波作用下,压敏电阻前后级采用高低配合方式较为理想。     

风电机组变流器雷电浪涌防护实验研究

为了对风电机组变流器进行雷电浪涌防护,设计两组实验对变流器两侧防雷装置浪涌保护器(SPD)接地方式及参数要求进行研究。实验结果表明SPD经变流器框架与电缆共同接地对雷电浪涌过电压防护效果最好;SPD接入点的电压与其电压保护水平呈正相关,当浪涌电流幅值为25k A时,电压保护水平取2.5k V的SPD能满足变流器绝缘配合的要求;实验中发现,变流器正常工作时,近发电机转子侧会产生高频谐波电压。为了防止SPD频繁导通而导致热保护误动作,应选取最大持续工作电压幅值大于谐波电压的SPD型号。实际情况中,SPD接入点与变流器之间连接线路的寄生电感会抬升变流器入口侧电压而严重削弱保护效果,应尽可能减小连接线路长度。     

基于全能量法的ZnO压敏电阻多片并联能量吸收特性分析

针对ZnO压敏电阻多片并联时能量吸收的问题,基于全能量分析法,通过改变ZnO压敏电阻的并联片数及压敏电压的大小,对多片并联的ZnO压敏电阻进行8/20μs波形冲击试验,可以得出以下结论:多片压敏电阻并联时,各片压敏电阻的吸收能量随着冲击电压的上升而呈现线性增长的趋势,且压敏电阻相互间的压敏电压越接近,吸收能量越均匀,该现象可以由空穴诱导隧道击穿理论解释;能量吸收比随着冲击电压的增加呈现出线性递减的趋势,从能量释放角度证明了多片并联的压敏电阻可以有效保护后级设备,对实际应用具有一定的参考价值意义。     

高电压多脉冲下施加交流电压负载对ZnO压敏电阻性能的研究

ZnO压敏电阻连接在电路中工作时,两端一直承受交流负载电压的老化,为探究在多脉冲情况下,交流负载电压对ZnO压敏电阻的性能影响,采用幅值为20 k A、时间间隔为50 ms的8/20μs同时序冲击高压多脉冲对并联氧化锌压敏电阻元件进行冲击的同时施加幅值为385 V的工频交流电压模拟压敏电阻实际安装在电路上的真实工作环境。经过施加交流负载和不加交流负载的两组试验对比分析,得出结论:交流负载施加与否对初始压敏电压相同的两片压敏电阻并联的耐受多脉冲冲击次数没有影响,但会导致压敏电阻损坏效果不同;施加交流负载时,会导致ZnO压敏电阻发生燃烧,不加交流负载时,压敏电阻片这是爆裂而没有发生燃烧;如果两片压敏电阻的初始压敏电压存在差距,交流电压会加快压敏电阻的失效。     

电涌保护器级间导线长度及电感对能量配合的影响

采用8/20μs模拟雷电流冲击试验,在限压型电压保护器两级间分别串联3 m、5 m、7 m、的线缆以及与线缆自身分布电感等值加磁环导线,进行级间能量配合试验,研究分析开关型与限压型电涌保护器级间能量配合效果最佳电感值。得出结论:冲击电压相同,串联线缆越长,第二级保护器压敏电阻电流分流比越小;当串联导线与其电感值相等的空心电感时,各级压敏电阻的级间通流、残压以及吸收能量的分配效果相似,两者可视为等效。     

氧化锌非线性电阻片用无机高阻层的研究

研究了氧化锌非线性电阻片侧面用无机高阻层在4/10大电流冲击和2ms方波电流冲击作用下的破坏机理。认为影响电阻片耐受大电流冲击能力的关键之一是无机高阻层本身的绝缘强度,之二是无机高阻层和电阻片之间膨胀系数的配合问题,并通过试验指出,侧面绝缘层的膨胀系数应比ZnO陶瓷小0.5×10-6/℃～1.5×10-6/℃。影响电阻片耐受方波电流冲击能力的关键是无机高阻层和电阻片本体反应后所形成的中间层的稳定性。研制的无机高阻层可满足φ32mm×35mm、梯度为240V/mm的电阻片65kA大电流冲击的要求,并可提高电阻片的方波通流能力。     

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。     

掺杂Y2O3对ZnO-Bi2O3系压敏电阻片性能的影响

掺杂Y2O3可显著提高ZnO-Bi2O3系压敏电阻的电位梯度、能量吸收能力等电气性能,但会引起泄漏电流的增加。研究了不同烧成温度下,掺杂0～1.7%(摩尔分数)Y2O3对ZnO-Bi2O3压敏电阻片电气性能的影响。结果表明,在1140℃下,掺杂0.68%(摩尔分数)Y2O3,可获得具有300V/mm的电位梯度和370J/cm3能量吸收能力的高性能电阻片。此外,以FSM为主成分的“F”无机高阻层适宜于高梯度压敏电阻片的侧面绝缘,加速老化系数KCT小于1。     

低压供电系统中SPD的失效模式及失效原因

从SPD的应用环境、主要组成器件特性等方面,对SPD的失效模式、失效原因进行了分析。认为:氧化锌压敏电阻的失效模式可分为压敏电压降低,压敏电阻短路,压敏电阻限制电压升高,在大冲击电流下压敏电阻炸裂、开路等。以氧化锌压敏电阻压敏电压相对于初始值下降10%作为劣化失效的判据,其长期荷电寿命符合阿仑尼斯(Arrhenius)反应速率模型,即Lm=exp(R/T-C),与温度,荷电率成反比。低压系统中产生的暂时过电压、操作过电压、供电系统电网质量差引起的长期电压波动以及低压供电系统中频频出现的雷击是导致SPD失效的外部原因。氧化锌压敏电阻的脉冲寿命、长期荷电寿命和气体放电管的工频续流遮断能力设计不足是导致SPD失效的内在原因。     

The impact of flow surges on rapid gravity filtration

In drinking water treatment flow fluctuations or surges can occur at the filtration stage. Pilot plant tests were carried out to investigate the impact of flow surges on filter performance in this study. Moreover a filtration model was applied to analyse the impact of flow surges on filter performance and predict the experimental data obtained from pilot plant tests. Experimental results showed that flow surges caused an increase in effluent particle concentration and head loss. Theoretical analysis in this study showed that the impact of a flow surge became more significant as the filtration run approaches the particle breakthrough stage. The model was also used to fit the data from one water treatment plant. The comparison demonstrated a good agreement.     

利用单次流通能量分析氧化锌压敏电阻老化程度的研究

为了维护低压电源系统及信息系统的可靠运行,需要对用于电涌防护的压敏电阻进行及时有效的状态检测。目前在判断氧化锌压敏电阻的老化程度方面还没有标准的方法可循。通过研究发现,氧化锌压敏电阻在给定波形幅值的冲击下所吸收的能量,即氧化锌压敏电阻的能量损耗是说明其运行性能的重要参数,通过分析能量损耗,可以判断出压敏电阻的老化程度。提出了一种利用单次流通能量来分析氧化锌压敏电阻老化程度的方法。     

钾元素对氧化锌压敏电阻电性能的影响

采用溶液添加法在中压压敏电阻中引入金属K+离子,研究不同含量的K+对ZnO压敏电阻电性能的影响及其机理,结果表明:K+能增强ZnO压敏电阻的稳定性,富集在晶界处的K+因补充了晶界处正点中心的数量,使耐受8/20μs峰值电流冲击性能提高;K2O的高温液相烧结促使瓷体的气泡等烧结缺陷减少,使其2ms方波脉冲冲击性能提高;随着K掺入量的增加和烧结时间的延长,晶粒尺寸增大,压敏电压梯度减小。     

提高ZnO压敏电阻片电位梯度的研究

为了进一步提高ZnO压敏电阻片的电位梯度和能量耐受能力,研究了添加剂复合粉体的颗粒度、烧结温度和保温时间对电阻片电位梯度和能量耐受能力的影响。采用细度为(0.4～0.6)μm的添加剂,在1 120℃保温5h,φ56mm的电阻片电位梯度可达(3.2～3.5)kV/cm;在传统添加剂细度的基础上,烧结温度为1 200℃,保温5h可获得梯度为(1.7～1.8)kV/cm,方波为800A的大容量电阻片。从传统电位梯度和高梯度电阻片显微结构分析中得出,晶粒细小化是提高电位梯度的重要途径。尖晶石是晶粒生长的钉扎中心,可以抑制晶粒过分长大,控制尖晶石的颗粒大小、均匀分布是控制和促使ZnO晶粒均匀细小化的关键。     

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。