残留电荷对气体放电管冲击放电电压的影响分析

针对气体放电管电极表面残留电荷对冲击放电电压影响问题,讨论残留电荷积累与消散;采用3种不同型号的放电管经过多次4 kV,1.2/50μs开路电压波冲击试验,观测冲击放电电压值的变化趋势,将多次冲击后的放电管施加辉光电压,观测辉光放电电流值的变化趋势,研究残留电荷对气体放电管微观放电的促进作用。实验表明:经过多次4 kV,1.2/50μs开路电压波冲击,放电管在没有明显损坏的情况下,随着冲击次数的增加,放电管残留电荷逐渐增加,导致冲击放电电压值有逐渐减小的趋势,这种趋势在冲击达到30次得到相对稳定。     

多级气体放电管与氧化锌压敏电阻并联配合的辉光弧光放电性能分析

针对多级气体放电管(GDT)与ZnO压敏电阻的并联配合使用的问题,根据多级GDT及ZnO压敏电阻的工作原理,把ZnO压敏电阻依次并联多电级GDT不同级数进行测试时,并联级数越多,越能有效拉低点火电压,并具有击穿后能分流的特性。利用气体放电理论进行工频电压下的组合器件辉光、弧光放电试验,在分析了辉光、弧光放电电压、时延、电流与工频电压之间的关系后,得出并联不同级数时,组合器件的静态参数与辉光、弧光各参数的匹配效果对泄流影响:静态参数中压敏电压与并联的GDT管点火电压相差越大,放电特性越容易从开关型SPD向限压型SPD转变。由实验数据解释辉光、弧光各参数与工频电压和静态参数间关系,提出可用工频电压源下辉光、弧光测试ZnO压敏电阻与多级GDT并联使用性能对比方法,在实际应用中对选择复合型SPD有一定的参考价值。     

不同接线模式下多级SPD冲击试验结果对比分析

利用气体放电管、ZnO压敏电阻与TVS管配合退耦原件构成的多级SPD,通过1.2/50μs、8/20μs组合波对其进行限制电压和组合波冲击试验。研究表明:在1.2/50μs开路电压波冲击下,线-地之间限制电压保持在450 V左右,线-线之间的限制电压可以维持在40 V左右;在组合波冲击实验下,线-地模式和线-线模式下,实际冲击试验中的残压总体相差不大,都是随着冲击电压的升高呈上升趋势,两种模式下的通流容量尽管都随着冲击电压的升高呈上升趋势,但在同等冲击电压下,通流容量差异却很大。     

组合型电涌保护器设计方法的研究

针对组合型电涌保护器(SPD)利用氧化锌(Zn O)压敏电阻与气体放电管组合的设计方法的问题,理论分析了Zn O压敏电阻的块体模型和气体放电管工作原理;采用8/20μs模拟雷电流,对不同组合方式的Zn O压敏电阻与气体放电管进行了冲击测试,得出组合结构SPD主要性能体现在并联或并联的气体放电管数量的试验结果,即压敏电阻并联的气体放电管数越少,组合型SPD的残压越低;串联气体放电管数越多,压敏电阻的通流越小,可有效延长了压敏电阻的使用寿命;当气体放电管两端的电压达到直流放电电压时,气体放电管迅速导通,使整个组合器件两端电压迅速减小;随冲击电压的升高,残压增大,通流呈线性增加,平均斜率为3.21。在组合型SPD的设计中具有一定的参考价值。     

气体放电管的浪涌冲击特性研究

气体放电管是电力、电子系统中常用的雷电浪涌防护器件,其浪涌冲击特性直接影响防护效果。利用EMTP软件建立气体放电管仿真电路模型,搭建1.2/50-8/20μs组合波发生回路进行仿真冲击,并将结果与试验数据进行对比。此外还搭建10/700-5/320μs组合波发生回路,比较分析不同浪涌脉冲作用下气体放电管的冲击放电电压和波形上升时间变化。分析结果表明:建立的气体放电管电路模型冲击放电电压和通流波形均与试验结果相接近,较好地反映了其在组合波冲击下的响应特性;气体放电管的响应受冲击电压变化率的影响较大,冲击放电电压随着冲击电压变化率的增大而增加;冲击放电电压波形上升时间则相反。气体放电管对不同雷电浪涌冲击波形的响应特性有所不同,需要在应用中更加针对性地进行分析和防护。     

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。     

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。     

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。     

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。     

石墨电极多级气体放电管切断续流能力的测试

气体放电管由于通流量大、残压低等特性被广泛应用于设备的首级防护,但由于维持传统单级气体放电管放电的最低电压小于交流负载电压值,致使气体放电管长时间维持导通状态流过交流电流,造成线路对地短路。通过分析产生续流的原因,增加放电管的放电通道,采用石墨多级气体放电管进行组合波冲击试验,根据试验数据验证多级气体放电管可有效减小续流和放电管导通放电时间,多级气体放电管也可以有效延缓残压的上升陡度,为设备提供更好的防护。     

基于组合冲击试验的气体放电管与TSS管通流、差压变化研究

依据气体放电管与TSS配合使用原理,借助电力试验研究院雷电流冲击平台,采用组合波发生器(8/20μs,1. 2/50μs)对气体放电管和TSS的配合使用电路进行冲击试验。主要研究级间电阻对气体放电管和TSS管通流、残压影响的变化趋势,以及不同型号TSS管对气体放电管和TSS管通流、残压的影响。研究得出:TSS管通流随着级间阻值的增加而减小,而GDT通流与电阻无关;同时得出不同型号TSS管对气体放电管和TSS管通流没有影响,且TSS管压越大,TSS残压值越大,GDT的残压随冲击电压总体呈逐渐上升趋势。气体放电管与配合使用电路中,冲击电压在超过盲区到1. 0 k V左右范围中,配合电路发挥作用较大。     

同轴线中雷电波传输暂态特性的分析

针对同轴线中雷电波传输特性的问题,通过对同轴波导暂态响应和非均匀传输线理论进行分析,采用冲击电压波发生器来模拟1. 2/50μs雷电波进行试验。得出:雷电波在均匀同轴线中几乎不发生畸变,波形衰减不明显,但在并联气体放电管(Gas Discharge Tube,GDT)的同轴线中发生了畸变,出现不同程度的振荡,产生高次模;随着同轴线长度的增加,雷电波畸变的程度逐渐变小,高次模出现的频率逐渐减少,波形振荡的周期也越来越少;在不同位置并联相同气体放电管,距离输出端越远其振荡幅值越大,其中高次模的成分越丰富,振荡周期越多,振荡持续的时间越长。同时对1. 2/50μs雷电波的幅值、负载以及同轴线中并联的气体放电管的数量等因素进行详细地讨论。这在实际雷电防护应用中,具有一定的指导意义和价值。     

触发型气体放电管试验研究与分析

为了解决气体间隙型放电管在雷电防护应用中存在击穿电压高、响应时延长等问题,根据对汤森理论与帕森定律的理论分析,设计了一种触发型气体放电管,并在帕森定律的理论基础上提出了传统放电管击穿电压值乘以系数k(k1)为触发型气体放电管的击穿电压。采用8/20μs模拟雷电流对触发型气体放电管做冲击试验,利用气体放电理论与试验相结合的方法,得出:触发型气体放电管与相同材料及极间距的传统气体放电管比,其击穿电压值小4倍左右;在相同的冲击电压下,响应时延可缩短百倍,且极小值可缩短至180 ns左右;在相同的冲击电流作用下,其残压上升陡度最大可减小0.4 k Vμs-1,研究结果在防雷实际应用中具有一定的实用价值。     

雷电阻尼振荡波冲击下气体放电管击穿性能的分析

针对气体放电管(gas discharge tube,GDT)在雷电阻尼振荡波冲击下击穿性能的问题,首先对气体间隙在交流电压作用下放电过程进行理论分析,采用雷电阻尼振荡波发生器对不同直流放电电压的气体放电管进行冲击试验,得出:随着雷电阻尼振荡波冲击电压的升高,气体放电管的放电电流不断增大;冲击过程中,残压先上升到大于直流放电电压,再下降并保持稳定,直至停止放电;气体放电管的吸收能量与冲击电压呈正相关;气体放电管的内阻随着冲击电压的增大而减小。为研究气体放电管在实际雷电中的应用具有一定的参考价值。     

ZnO压敏电阻的并联结构对通流能力的影响

为了提高电涌保护器中压敏电阻的耐电流冲击性能,生产上均采取压敏电阻的并联组合。在测试过程中发现,论文中的两种并联结构其8/20μs通流容量相差约20%。对并联组合后的压敏电阻劣化原因进行了分析,认为非对称并联结构的电流不均匀,其中一只压敏电阻承受的电流过大,导致性能迅速劣化、失效。通过加大电极片、连接片的宽度,降低阻抗,减小电流值的偏差,同时采用不同通流容量的压敏电阻进行配对并联,从而提高非对称并联结构的通流容量。     

低压ZnO压敏电阻大电流冲击老化后晶界电容随时间变化特性的分析

针对ZnO压敏电阻承受冲击老化后晶界电容随时间变化的问题,基于Block-Model(砖块模型)对影响ZnO压敏电阻晶界电容的参数进行相应分析。通过对压敏电阻样品进行不同次数的8/20波形大电流冲击试验,发现ZnO压敏电阻的晶界电容在冲击后随着时间的增长呈现出先降低后增长的趋势;当冲击次数较少时晶界电容有所降低,而冲击次数较多时晶界电容有所增加,研究表明:晶界电容的变化是由中电场区域生成的深能级施主复合和界面态俘获电子释放过程导致的。     

多脉冲装置设计及其冲击特性研究

为研究多脉冲电流冲击特性,设计一台十脉冲电流冲击设备,其主要由8/20μs波形发生器,高压开关以及由D触发器组成延时电路等组成,利用其对压敏电阻进行冲击试验,试验表明十脉冲冲击下,ZnO压敏电阻U_(1 mA)变化呈现初期快速减小,中期平缓,后期快速减小趋势。泄漏电流变化呈初期缓慢上升,中期进入平缓区,后期快速增大直至损坏。与单脉冲冲击下,泄漏电流变化规律相同,但泄漏电流变化的平缓区域远远小于单脉冲冲击下的平缓区域。通过对压敏电阻热行为分析发现,在十脉冲冲击下,ZnO压敏电阻内部晶粒热导率开始下降,部分热导性能较差的晶界首先由热平衡状态转入热不平衡状态,晶界区电荷量发生变化,最终伏安特性发生蜕变。     

多级电涌保护器对负载有效性试验分析

针对多级电涌保护器(SPD)安装在电源线路时可能对负载电压起到抑制作用,而导致SPD达不到预期的有效性保护的问题,通过组合波发生器(1.2/50μs、8/20μs)模拟雷电流,对负载分别为阻性、容性、感性时,特性阻抗值相同、长度不同的RVVP电缆做冲击试验,研究负载与RVVP电缆特性阻抗匹配关系及波电缆中的折反射现象,分析电缆的长度与不同特性负载的关系,得出当负载为阻性时,多级电涌保护器的有效防护距离与电阻值呈负相关;当负载为容性时,多级电涌保护器的有效防护距离与电容值呈先负相关后正相关;当负载为感性时,多级电涌保护器的有效防护距离与电感值呈负相关。具有一定的实用价值。     

用化学法掺杂合成粉料制备的ZnO压敏电阻的初步研究

给出了化学共沉淀法制备ZnO压敏电阻粉料的原则工艺流程；对用化学法粉料制作的压敏电阻作了初步电性能检测，在进行8／20μs雷电冲击时发现其单位体积可承受较大的冲击能量，并具有小的U1mA变化率。     

温度保险丝与ZnO压敏电阻串联使用中的性能分析

针对温度保险丝与ZnO压敏电阻在串联使用中的性能问题,通过对温度保险丝与ZnO压敏电阻热保护配合工作原理的理论分析,利用(8/20μs)雷电冲击平台及热稳定测试装置分别将温度保险丝以及温度保险丝与ZnO压敏电阻串联后进行实验,并将实验数据进行分析,得出温度保险丝与ZnO压敏电阻进行热保护配合时的冲击耐受能力大于温度保险丝单独使用时的情况,而器件整体的残压会相应的增加的结论;在热稳定试验中,不同型号的温度保险丝和ZnO压敏电阻进行热保护配合时,在固定电流的作用下,器件的表面温度随时间变化的曲线呈现出不同规律。在温度保险丝与ZnO压敏电阻配合使用的实际应用中具有一定的参考价值和意义。