避雷器金属氧化物阀片对陡波冲击电流的响应

介绍了在确定避雷器承受超高频扰动性能上所进行的研究工作.特别是在施加上升时间很短的冲击电流波期间,对避雷器阀片(包括传统的和金属氧化物阀片)的残压进行了测量.由于电压波形呈现出显著的过冲现象,从而,得到的残压比8/20μs标准冲击波时的残压高.     

金属氧化物避雷器对陡波头冲击电流的响应

本文用不同波形的冲击电流测量了金属氧化物避雷器(以下简称ZnO避雷器)的残压,并观测和比较了ZnO阀片和传统的SiC阀片的特性。研究发现,在ZnO避雷器情况下,记录的残压波前部分有一个短时(约0.15μs)的电压尖峰出现,此过电压尖峰是短时间的,对常规的设备绝缘不构威胁。然而,由于它的存在提出了有试验的必要性,等同于传统避雷器需做波前放电试验。     

氧化锌非线性电阻片在不同冲击电流波形下的等值电路分析

为了研究快速暂态过电压对金属氧化物避雷器造成的危害,重点对氧化锌非线性电阻片在8/20μs、4/10μs、2/5μs、0.7/1.5μs等冲击电流波形下的等值电路,陡波大电流作用下的电气模型进行了分析;对MOV在陡波大电流作用下的残压波形和波头过冲现象进行了对比。认为,建立陡波下MOV的等值电路时,必须考虑MOV的动态伏安特性,另外也必须考虑到在不同波头时间的电流作用下,电流波头陡度的影响,并提出了今后重点研究的内容。     

利用陡波冲击电流发生器研究避雷器阀片的残压及过冲

论述了在陡波冲击电流（最短波前近１８０ｎｓ）作用下避雷器阀片的残压及其过冲的特点和成因；比较了不同波形电流作用下ＺｎＯ及ＳｉＣ阀片的伏安特性。所得结论对避雷器的设计及生产具有一定的参考价值。     

不同波形下冲击电流发生器的搭建

避雷器残压试验中,国标规定的雷电冲击标准波形为8/20μs及陡波冲击1/10μs,然而在实际过电压保护中,避雷器遭受的雷电冲击电流差异性很大,完全不同于标准规定的冲击电流波形,此时的残压特性将会与标称放电电流时有很大不同,通过理论分析和合理试验搭建了输出波形为15/40μs、8/20μs,4/10μs,1/4μs、幅值范围为1～20 k A冲击电流发生器,并给出了回路的基本设计参数及波形调节原则,即先确定C并将L、R调至最小,后依据波形调节L及R。结果表明:电感或电容的减小均会使波头时间变短;电阻的增大会使波头时间变短,波尾变长。搭建的冲击电流发生器均能产生满足国标要求的冲击电流波形,为研究避雷器不同的残压特性打下了基础。     

陡波冲击电流试验装置及残压测量分析

简要介绍了建立陡波冲击电流发生器的重要性。阐述了该试验装置的技术要求及测量要求、设计方案、波形调试及调试结果。分别对不同厂家的D3、D4、D5、D7电阻片的波头1μs、2.5μs和8μs,幅值分别为5kA、10kA、20kA、40kA冲击电流下的残压进行了测量,并对测试结果进行了分析比较。     

不同雷电侵入方式下线路避雷器放电电流分析

国标中规定避雷器标称放电电流是用来划分避雷器等级的、具有波形的雷电冲击电流峰值,它关系到避雷器选择、试验考核及运行应力。然而实际运行中,避雷器(简称MOA)放电电流与8/20μs相去甚远。本文通过搭建500kV线路避雷器模型,对不同雷电侵入方式下线路MOA的放电电流进行了仿真计算,结果表明:雷击塔顶及绕击情况下MOA放电电流波头均比8/20μs短得多;相同雷电流幅值下,雷电流波头越长,MOA放电电流波头也越长且幅值越低;相同雷电流波形下,雷电流幅值越高,MOA放电电流幅值也越高且波头越长,且安装相数及雷电波波尾对MOA放电电流影响不大。本研究对避雷器的合理试验提供了一定的依据。     

金属氧化物避雷器阀片对快速暂态过程的响应

金属氧化物避雷器对快速暂态过程的保护性能取决于电阻材料对快上升冲击波的响应。众所周知,金属氧化物阀片从容性到阻性工况的转变需要一定时间,因此,在残压测量中可观察到某种电压过冲现象。本文介绍在不同电流冲击波下测得的电压过冲幅度。现已证明,这种ns范围内的峰值,仅能利用带宽约为几MHz的同轴测量系统来进行测量,测量结果清楚地表明:这种大约10％左右的电压过冲可能与ZnO材料的特性有关。其起始峰值可能受材料成分的影响,本文就这种性能的物理解释进行了讨论。利用设置在紧靠避雷器阀片旁的分压器所测得的过冲幅度要大得多。在这种情况下,还可对避雷器布局的性能变化包括一个避雷器的电感工况进行估量。除电压过冲之外,本文还评价了电流冲击波的波头时间对残压幅度的影响。为了描述所观察到的现象,根据试验结果开发了一个避雷器阀片的模型,而且试验与计算结果的比较得到了相当好的一致性。此外,我们还将避雷器阀片上得到的一些结果,推广应用到电力系统成套避雷器的保护特性上。     

金属氧化物避雷器的模拟

第3.4.11工作组在避雷器模拟上巳考察了若干模拟金属氧化物避雷器的方法.工作组选用的金属氧化物避雷器残压和放电电流的试验室试验数据表明金属氧化物避雷器的动态特性对于研究包括雷电和其它陡波头的冲击是重要的.在所述的模型中,对于包括0.5～45μs范围内任何点的峰值时间的电流波,都给出适当的电压响应.本文提供一种从制造厂公布的数据中得出模型参数的方法.     

避雷器加速电热老化下的响应特性研究

避雷器在运行过程中会承受多次雷电冲击影响，其过电压防护效果值得关注。选取现场已运行19年的110 kV氧化锌阀片为研究对象，在135℃条件下进行加速交流老化试验，测试了阀片热功耗曲线及其它特征参量，并基于热加速因子的阿伦纽斯模型计算了阀片剩余寿命。进一步，以特制存在不同阀片劣化程度的避雷器为研究对象，开展了多次连续的雷电冲击电流(8/20μs, 10 kA)试验，测试了多次雷电冲击电流前后能表征避雷器电气性能的特征参量以及冲击电流、电压波形。研究发现：已服役19年的阀片剩余寿命分散性明显；避雷器局部阀片的劣化将使避雷器耐受雷电冲击特性明显下降；雷电冲击试验后，若避雷器未发生击穿或击穿后阀片无明显外观缺陷，其绝缘电阻、阻性电流、交流U_1mA、直流U_1mA和残压等特征参量几乎没变化或变化不明显；若避雷器发生击穿且阀片发生炸裂或明显破损，则上述参量(除残压外)会明显下降，阻性电流明显增加。虽然残压值基本不变，但雷电冲击电流、电压波形会发生显著变化。     

配网金属氧化物避雷器额定重复转移电荷特性探讨

按照IEC 60099-4:2014标准规定,配网用金属氧化物避雷器的能量吸收能力应采用8/20μs波形的雷电冲击电流进行考核,GB/T 11032—2010标准规定采用方波冲击电流进行考核。本文分别对两个系列的金属氧化物电阻片进行方波冲击电流耐受试验和8/20μs雷电冲击电流试验,记录试验前后参考电压数值、波形及残压数值,并对数值、波形进行分析、比对,证实不同系列的金属氧化物电阻片对方波冲击电流和8/20μs雷电冲击电流的响应特性不同,提出配网用避雷器应采用8/20μs雷电冲击电流进行考核,拟修订的GB/T 11032标准应参照IEC 60099-4:2014标准对相关条款进行修订。     

金属氧化物避雷器仿真模型适用性研究

一些中小型试验条件有限的企业,常采用仿真的方法对金属氧化物避雷器(简称MOA)进行模拟测试,但由于当前MOA模型种类繁多,如何选取合适的模型进行模拟显得至关重要。针对这一问题,介绍了MOA模型的研究现状,基于ATP-EMTP仿真软件建立IEEE模型、Pinceti模型和MWR模型,采用Heilder电流源对不同尺寸的金属氧化物避雷器用电阻片(简称MOV)分别施加波形为8/20μs、30/80μs和波头时间为1μs的冲击电流,将仿真结果和试验结果进行对比分析,根据残压和吸收能量相对误差确定适用性仿真模型。结果表明,3种模型的残压仿真效果均较好,MWR模型残压相对误差最小,IEEE模型次之;但3种模型吸收能量相对误差较大。为此,本文通过设计RLC放电回路代替Heidler电流源进行深入研究,得到的仿真结果更接近试验测量结果,分析两种电路设计仿真结果的差异,为解决当前研究中存在的这一问题提供了参考。在避雷器产品设计阶段可应用本文研究结果,节省设计成本,提高产品质量可靠性。     

ZnO避雷器无感冲击电压测量技术的改进

ＺｎＯ避雷器无感冲击电压测量技术的改进ＺｎＯ避雷器残压试验时一般在波头有一过冲，对此现象的解释纷纭。本文提出了一种测量方法，与整体避雷器串联一片很薄的阀片抽取低电压进行测量，可测得很快的过渡过程，避免杂散电感的影响。阀片用同样的ＺｎＯ材料制成，中间带...     

两级ZnO压敏电阻间串联电感应用的分析

针对退耦电感在多级电涌保护系统中应用的问题,通过对雷电波经过串联电感的理论分析,串联电感对雷电波的传输有阻碍的作用,降低雷电波的陡度。利用理论与试验相结合的方法,采用雷电冲击平台模拟8/20μs的雷电流,对两级ZnO压敏电阻组成的电涌保护系统串联不同的退耦电感进行冲击试验,试验得出:两级相同参考电压的ZnO压敏电阻配合应用中,第一级ZnO压敏电阻残压及通流均大于第二级,第一级ZnO压敏电阻在雷电过电压的防护中主要起到释放雷电波能量的作用;在相同雷电冲击电压下,退耦电感的电感值越大,第一级ZnO压敏电阻通流、残压及吸收能量将增加,第二级ZnO压敏电阻通流、残压及吸收能量将减少。在限压型电涌保护器的实际应用中具有参考价值意义。     

氧化锌电阻片在脉冲电流下的残压分散性研究

大能量吸收场合用氧化锌避雷器采用多柱并联结构,由于氧化锌电阻片之间电学性能分散性的影响导致各并联柱之间存在分流不均匀现象,制约了避雷器整体的能量吸收能力。研究了商用氧化锌电阻片在不同脉冲电流波形(4/10μs、8/20μs、2 ms方波)和能量下残压的分散特性以及相应的失效方式,包括单次脉冲和重复脉冲两类实验。单一脉冲下,不同脉冲波形下的残压分散性随脉冲能量呈现两段特性,即小于阈值能量时残压分散性基本不变化,大于阈值后迅速增大。重复脉冲下,氧化锌电阻片晶界出现劣化,但残压分散性基本保持不变。在大电流区,氧化锌电阻片晶界被击穿,其电流-电压特性主要受晶粒电阻控制。因此,电阻片的残压分散性主要受氧化锌晶粒电阻分布以及脉冲下热特性影响。氧化锌电阻片在4/10μs、8/20μs脉冲波形下的主要失效形式为沿面闪络,在2 ms方波下主要发生穿孔和炸裂。     

氧化锌阀片在局部放电作用下的老化

<正> 进行了氧化锌阀片老化的研究。已知阀片老化原因如下:①雷电大电流冲击;②操作过电压长电流波;③在工作电压下,温度高;④由于制造缺陷的内部放电及泄漏电流。本研究仅针对最后一个原因。对下列配方阀片进行100h的试验:ZnO97mol％。BiO_21.5mol％,MnO_2,CoO_2及CrO_2各0.5mol％。阀片制成φ45×20mm。两端喷金属,侧面无涂料、涂     

雷电侵入波波形对避雷器放电电流的影响

无间隙金属氧化物避雷器的雷电残压特性、雷电动作负载特性是避雷器雷电保护特性的核心特征,这些特性和作用的雷电波有很大关系。利用电磁暂态分析程序EMTP—ATP建立了典型750 k V变电站雷电计算模型,依据国内外捕获的雷电波特征参数统计结果,雷电流的波头约为1μs~5μs,波长约为20μs~100μs,选取了有代表性的5种雷电侵入波波形,即1/20μs、1/100μs、2.6/50μs、5/20μs、5/100μs。研究了不同雷电侵入波对避雷器放电电流的影响。     

金属氧化物避雷器模型的陡波特性分析

国内外学者对电流波头时间在0.5～45 μs下的避雷器模型进行了大量试验和仿真研究,提出了多种反映MOA陡波下动态性能的电气模型的等值电路.本文详细论述以下几种典型模型:非线性电阻模型,IEEE推荐的模型,PINCETI模型(简化的IEEE模型)及非线性电感模型等,讨论模型相应的参数确定方法.其中,PINCETI模型没有考虑电容,非线性电感模型在学术界仍存在争议且适用范围狭小.对于模型的仿真值和实测值进行比较后得出:标准雷电流波作用下,非线性电阻模型和IEEE推荐的模型均具有较高的计算精度,仿真计算结果表明,改进的非线性电阻模型和IEEE推荐的模型陡波特性明显;在波头时间大于1μs时,模型的陡波效应在大电流区才表现出来;在波头时间低于1μs时,陡波效应随着电流的增大越来越明显.     

10kV线路避雷器直击雷放电电流的影响因素研究

10 kV线路避雷器雷击放电电流是其试验方法、型号选择和运行寿命评估的关键问题。采用电磁暂态程序(EMTP)和电气几何模型法,分析了首次和后续雷击典型结构10 kV线路杆塔和导线的情况下,首次雷击和后续雷击的雷电流波头、波尾和幅值概率分布、杆塔接地电阻和杆塔高度等因素对避雷器放电电流的影响。结果表明:首次雷击引起的避雷器放电电流幅值、波尾、年预计雷击数比后续雷击大得多;取雷电流中值波头、中值波尾首次雷击杆塔情况下,避雷器放电电流波形能量大于标称放电电流8/20 s波形;雷电流幅值分布中值电流增大,线路避雷器放电电流波头、波尾、幅值和线路年预计雷击数都增加。     

高压直流转换开关用避雷器的工况分析及关键技术研究

结合无源型高压直流转换开关的工作原理,分析、计算了避雷器的工况。对其关键技术保护水平和能量释放能力进行了深入研究,提出了高压直流转换开关避雷器残压测量冲击电流波形(波前时间不小于250μs)的依据和ZnO电阻片极限能量释放能力选取值,对实际工程中的高压直流转换开关用避雷器的设计具有指导意义。