金属氧化物及碳化硅避雷器对陡波头长波电流脉冲的响应

<正> 采用60m长的138kV电力电缆产生的几十万伏、2万安以上的电流、波头时间约50ns的脉冲。被试品为9kV金属氧化物及碳化硅避雷器。避雷器的电压响应包括陡的过冲电压在20kA下达80kV,然后回降至残压水平。过冲系由避雷器回路内的感抗所致。ZnO 及SiC避雷器二者相近似。而残压则ZnO低,即表示其保护性能较好。用一根铝管取代避雷器接入测试回路,其感性响应过冲即消除,这可证明避雷器的响应是很快的,建议在回路中增加波装     

棒形悬式复合绝缘子陡波试验影响因素研究

为研究试验回路参数、陡波波形对棒形悬式复合绝缘子陡波试验的影响,利用一支110kV棒形悬式复合绝缘子,在不同冲击电压发生器充电电压、不同陡化球隙距离下开展了陡波试验,对不同回路参数下的陡波电压幅值、陡波电压陡度进行了分析,根据试验中出现的陡波波形特点,对不同类型陡波波形的有效性进行了讨论。研究结果表明,棒形悬式复合绝缘子陡波试验中陡波电压陡度、陡波电压幅值随冲击电压发生器每级充电电压的升高而上升,陡波电压陡度随陡化球隙距离增加呈现先增加后减小的趋势。陡波波形峰值附近的震荡会造成陡度的大幅变化,建议考虑波形第一个峰值及以此峰值计算获得的陡度来判断形有效性。     

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。     

基于四阶电路模型的特高压变压器雷电冲击电压试验波形调试研究

雷电冲击电压波形正确与否对于雷电冲击电压试验的有效进行至关重要.本研究利用EMTP软件搭建接入变压器后的四阶雷电冲击电压试验回路,分析波头电阻选取对波前时间和峰值过冲系数的影响.讨论将四阶系统电路简化为三阶电路时变压器等效电感和电阻选取的限值.针对波头电阻选取存在的困难,分析阻尼装置对电压波形参数调整的作用.研究结果表明:波头电阻的增加能够有效抑制雷电冲击电压波形的振荡,降低峰值过冲系数;当且仅当回路内部电感和负荷电容都较小时,存在波头电阻选择区间使得波前时间和过冲系数同时满足标准要求,否则波前时间或过冲系数难以同时符合标准要求,回路中需要额外增加阻尼装置.阻尼装置时能够有效降低峰值过冲系数,使得产生的波形更加容易达到标准.当变压器等效电感和电阻处于一定限值区间内时,四阶雷电冲击电压试验回路能够转化为三阶电路以简化分析.     

氧化锌压敏电阻老化分析

摘要：限压型电涌保护器（SPD）的老化问题,经分析是由于ZnO压敏电阻内部的离子迁移导致肖特基势垒的畸变,从而引起泄漏电流与压敏电压增加等。通过对几组ZnO压敏电阻在老化环境下的试验,分析老化前后压敏电阻性能参数的变化,得到如下结论：交流老化过程中,压敏电压和漏流存在一定的逆老化现象．但压敏电压和漏流随老化呈增长趋势;（爹交流老化时,压敏电阻温度的升高与加热时间、施加电流以及老化程度有关,伏安特性曲线发生对称漂移;（萤交流老化之后,压敏电阻内阻的变化不大．且局部有降低的趋势,分布电容、阻抗和非线性系数的变化较小。     

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。     

盘形悬式绝缘子空气中冲击击穿试验电压峰值的影响因素分析和试验研究

依据空气中冲击击穿的试验原理,分析了影响陡波前冲击电压峰值的原因,设计完成了进一步的试验研究.发现对于确定的盘形悬式绝缘子样品,单纯提高冲击电压发生器的输出电压峰值并不能有效提高陡波前冲击电压的峰值,适当调整陡化球隙的距离可以改善这一情况;同时,相同条件不同极性下的陡波前冲击电压峰值存在很大差距.     

在一同轴线终端负载上的ZnO元件的毫微秒响应

ZnO避雷器已广泛地用于高压电力系统的过电压保护中，为了考察其在毫微秒范围中的响应，将一个取自运行中避雷器上的环状阀片装入同轴线终端负载，研究在升压时间为5ns波头峰值为8．8kV时的暂态电压。显然可以通过末端电压测量推断出元件中的电流，而无需采用电流传感器。     

ZnO压敏电阻热电特性的研究

ZnO压敏电阻的老化主要由施加电压及温度因素造成,为研究其在工作电压下的热电特性,利用建立的压敏电阻交、直流老化试验平台,开展了热电应力下压敏电阻温度特性、荷电率特性及直流老化特性的试验研究。结果表明:1)直流电压荷电率(电压与压敏电压的比值)在85%～92%区间,泄漏电流和功耗随荷电率增大有下降趋势,而交流电压下两参数随荷电率的增加而增加; 2)直流老化试验中,在97%荷电率和145℃温度下,10K250压敏电阻的泄漏电流经历了快速下降、缓慢上升、激增3个阶段。泄漏电流的剧增点(增长到初始值的900%),压敏电压(流过电阻片的直流电流为1 m A时的直流压敏电压)的变化小于1%,因此,将压敏电压值降为初始值的10%作为老化试验寿命终结判据是否合理有待进一步的研究。     

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。     

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.     

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。     

Bi_2O_3厚度对ZnO/Bi_2O_3双层复合试样电气特性的影响

研究工作是在用径流喷射法形成的ZnO/Bi_2O_3双层复合试样上进行的,该试样被看作是ZnO压敏电阻中单个晶粒边界的模型。研究的目的是为了弄清楚劣化和非线性导电特性的机理,并由此了解薄片压敏电阻的性能。作者测试了试样的I—V特性曲线和热激发电流(TSC)。在反向偏压作用下,双层复合试样呈现出比实际的压敏电阻更高的非线性系数。 ZnO/Bi_2O_3双层复合试样的击穿电压随Bi_2O_3的厚度增加而增大,因此,可以由此来控制试样的击穿电压。该现象解释如下:由于Bi_2O_3体内和ZnO/Bi_2O_3交界面上电荷的积聚,增大了交界面上的电场强度。在反向偏压作用下,当温度低于120℃时,TSC按去极化方向流动;而当温度高于120℃时,TSC则按极化方向流动。该现象也可用Bi_2O_3体内以及它与ZnO交界面处的空间电荷积聚现象来解释。     

ZnO压敏电阻在直流电压作用下老化劣化的分析

针对ZnO压敏电阻在直流电压作用下老化劣化的问题,通过对ZnO压敏电阻内部离子迁移和晶界肖特基势垒的理论分析。采用ZnO压敏电阻正极性直流作用和负极性直流交替作用的试验方法。利用理论与试验相结合,得出以下结论:1)老化前压敏电阻正、负极性伏安特性曲线几乎一致,没有产生极性效应;2)在单一正极性直流作用下,压敏电阻发生老化,且随时间和电流的增加,正极性老化程度大于负极性;3)在正、负极性直流交替作用下,压敏电阻老化时间推迟,程度减小,压敏电压和漏电流变化趋势较单一正极性趋势减弱,且极性效应趋于消失;4)分布电容变化平缓,除与老化前数值相比有些许减小外,并无巨大波动。该结论在防雷的实际应用中有重要的参考价值。     

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。     

化学沉淀法的醇水比对氧化锌压敏电阻性能的影响研究

通过化学沉淀法制备得到ZnO压敏电阻样品并分析研究了样品的显微结构特性、宏观电学参量和介电响应特性,包括阻抗谱和介电损耗谱。采用XRD和SEM观测分析了ZnO压敏电阻的物相组成和微观结构。电学参数测试结果表明,当化学沉淀法的醇水比为2∶1时,ZnO压敏电阻表现出的各项电性能均比较好：电压梯度为584.01 V/mm,非线性系数为73.43,泄漏电流为0.13μA/cm²。该结果表明化学沉淀法可以作为制造高性能ZnO压敏电阻的有效途径。另外,通过介电谱的测试结果可以看出,介电损耗峰的峰值能体现出ZnO压敏陶瓷中缺陷的浓度,改变化学共沉淀法中的醇水比能够相应地改变ZnO压敏陶瓷中本征点缺陷的浓度。     

电源回路中多级电涌保护器间参数配合的研究

根据电涌多级保护的基本要求,利用电路波过程理论,推导了两极氧化锌压敏电阻保护电路的电压和电流波的计算公式。在此基础上,对波前陡度较大和较小的两种情况进行了两极保护的动态特性计算分析。最后采用EMTP软件对多级保护的实例进行仿真。     

ZnO压敏电阻冲击电流作用下滞后时间的特性分析

根据ZnO压敏电阻(MOV)在冲击电流作用下的动态伏安特性,结合空穴诱导隧道击穿理论,提出了氧化锌压敏电阻在冲击电流作用下产生电流滞后现象的原因,并得出影响滞后时间的主要因素包括冲击过程中的冲击电流幅值以及MOV自身的静态参数特性。通过大量实验数据分析得出:随着压敏电压的增大,滞后时间Δt逐渐减短;在冲击小电流区域滞后时间Δt变化不大;在冲击大电流区域滞后时间随冲击电流幅值的增大,滞后时间Δt逐渐增长。     

输电线路杆塔地网冲击接地电阻现场测量方法

为研究杆塔地网冲击特性,掌握冲击电阻值的变化,提出了一种杆塔地网冲击接地电阻现场测量方法,采用适于现场使用的冲击电流发生器产生大电流、陡波头的冲击电流模拟雷电流,使地网电感效应与火花效应得以体现。利用实验室变电站地网对该方法进行验证与改进:在电压测量回路首段接入300Ω阻尼电阻消除电压波形振荡;通过降低回流极接地电阻增大电流幅值。现场试验在湖北省武汉市某变电站500 kV交流线路进线侧2号杆塔进行,冲击接地电阻随电流幅值的增大呈非线性下降趋势。实验室与现场试验表明:该方法可有效测量杆塔地网冲击接地电阻。     

多脉冲下架空线缆耦合雷电电磁波特性分析

传输线缆在电力输送和信号传输领域中扮演着十分重要的角色,传输线耦合雷电电磁波产生的过电压、电流对整个传输线系统产生很大的影响。本文通过建立架空线缆、闪电通道一体化模型。利用模拟8/20μs单脉冲雷电流及多脉冲雷电流进行试验,得出结论如下:架空线缆耦合电压波形以阻尼振荡波形式衰减;耦合电压幅值整体随冲击电流的增大而增大,多脉冲条件下耦合电压幅值与冲击电流峰值不是对应的比例关系;单脉冲冲击下,耦合的能量随冲击电流峰值以指数形式增加,多脉冲冲击下,耦合的能量整体随冲击电流峰值的增加而增加,但是当耦合电压出现重叠、互连现象时,其会在几微秒内耦合到大量的能量,从而出现低雷电流高能量的现象。试验所得结果对架空导线在实际的防雷保护中有一定的参考意义。