电力系统避雷器用ZnO压敏电阻研究进展

ZnO压敏电阻是金属氧化物避雷器(MOA)的核心器件,电力系统的过电压水平和设备的绝缘水平直接取决于ZnO压敏电阻性能的好坏.我国特高压输电工程正在逐步建设,要求MOA能够有效地限制电力系统过电压.相比于传统MOA中采用的ZnO压敏电阻阀片,应用于特高压MOA的阀片需要具有高电压梯度、低残压比、大通流容量和耐老化性能等...     

氧化锌压敏电阻多片并联方法及性能分析1

MOV(金属氧化锌压敏电阻)常以多片并联的形式应用于限压型SPD(电涌保护器)中,由于其性能的优劣直接影响器件的整体保护效果,遂对MOV多片并联方法及性能进行分析,通过并联后MOV电气特性的理论与试验分析,得出MOV产生电流偏差IL的主因是由于U_(1mA)和R_d的不一致性。同时基于ATP-EMTP(电磁暂态分析软件),考虑在大电流作用下MOV的响应特性和全电流区的伏安特性,并构建电路模型,利用2 ns上升速率的方波回路和8/20μs脉冲电流发生回路进行实测,仿真MOV在不同片数下的残压与通流特性,得到多片并联后MOV的特性参数变化趋势,得出MOV 5片并联其效果相对最佳。     

雷电阻尼振荡波冲击下ZnO压敏电阻性能的分析

针对雷电阻尼振荡波冲击下ZnO压敏电阻性能的问题,通过对ZnO压敏电阻的理论分析,利用理论与试验相结合的方法,采用雷电阻尼振荡波对ZnO压敏电阻进行冲击试验,分析其吸收的能量、残压、内阻随雷电阻尼振荡波输出的冲击电压的变化规律.这为ZnO压敏电阻在实际防雷的应用提供一定的参考.     

ZnO压敏电阻片的应用研究进展

本文针对1000kV交流系统和±800kV直流系统中各种避雷器对安全可靠性、重量轻、体积小型化的要求,总结了国内外竞相开展的提高ZnO压敏电阻片电位梯度和能量吸收能力的研究开发工作。综述分析了国内外用于交直流系统避雷器的高电位梯度、大能量吸收能力的新型ZnO压敏电阻片的研究开发和应用进展,总结了提高ZnO压敏电阻片电位梯度(达4.0kV/cm)和能量吸收能力(达300J/cm3)的主要途径。     

ZnO压敏电阻残压比的影响因素分析

ZnO压敏电阻作为避雷器的核心元件,已经被广泛地应用于电力系统雷电防护设备之中.残压比是ZnO压敏电阻避雷器的重要参数,它决定了电力系统的过电压保护水平和电力设备绝缘要求.为此,分析了ZnO压敏电阻残压比的宏观影响因素,利用维诺网格模型和晶界导电模型研究了微结构参数和晶界参数对ZnO压敏电阻残压比的影响规律.晶粒尺寸、...     

基于Voronoi网格研究ZnO压敏电阻微观参数对其电气性能的影响

ZnO压敏电阻是由大量ZnO晶粒和晶界组成的多晶半导体器件,其内部ZnO晶粒微观结构的几何形状和拓扑结构以及晶界的性能和电气特性分布对ZnO压敏电阻的宏观电气特性的影响非常明显。因此,基于Voronoi网格建立ZnO压敏电阻的微观结构模型和晶界电路模型,研究微观参数的变化对其宏观电气性能的影响。仿真结果表明：通过减小平均晶粒尺寸、提高表面态密度或者降低施主浓度等措施,能够明显提高ZnO压敏电阻的电压梯度,电压梯度的提高有助于降低其残压比;降低晶粒电阻率,可减小ZnO压敏电阻的残压比,同时对其他电气参数无明显影响。因此,研发高梯度、低残压的ZnO压敏电阻,应采取以减小平均晶粒尺寸、降低晶粒电阻率作为主研究路线,以提高表面态密度、降低施主浓度等作为辅助措施的研发策略。     

ZnO压敏电阻微观结构参数与宏观电气性能的关联机制

ZnO压敏电阻是金属氧化物避雷器的核心部件,在抑制电力系统过电压方面发挥了重要的作用。随着特高压输电技术的发展,对ZnO压敏电阻的残压、通流容量等电气特性提出了更高的要求。该文从材料计算的角度出发,以基于Voronoi模型的ZnO压敏电阻优化计算模型为基础,计算研究了晶粒尺寸、尺寸不均匀度、晶粒电阻率等微观结构参数与多种宏观电气性能之间的关联机制,将多变量、多目标的最优化问题,极大地简化为仅包含三类优化变量、两类优化目标的最优化问题,并制定出具有针对性的优化策略和步骤,为ZnO压敏电阻性能的改进提供了重要理论依据,对高性能避雷器的设计制造具有重要意义。     

包覆形成的核壳结构对ZnO压敏电阻的改性机制

ZnO压敏电阻的性能,直接决定了避雷器的保护水平和电力系统的绝缘水平。为实现ZnO压敏电阻综合性能的优化,通过溶胶凝胶法将SiO₂均匀包覆在ZnO颗粒表面,获得了具备明显核壳结构的粉体颗粒。当Si⁴⁺/Zn²⁺包覆摩尔比为0.075时,在1050℃下所烧结制备的ZnO压敏电阻,电位梯度可达651.37 V/mm,相较于未包覆样品提升115.6%;非线性系数可达73.02,提升104.5%;泄漏电流密度为0.73μA/cm²,降低77.5%。基于不同样品晶相测试结果中的区别,结合宏观电学性能、微观晶界势垒特性、介电响应特性等方面的差异,研究了包覆所形成的ZnO@SiO₂核壳结构对ZnO压敏电阻性能改善的晶粒生长控制机制、固溶反应机制和氧输运机制。     

Y2O3、Ga2O3和B2O3共掺杂对ZnO压敏电阻微观结构和电气性能的影响

稀土元素的掺杂能显著提高ZnO压敏电阻的电压梯度(E_1mA),但却会导致泄漏电流的增加,从而致使ZnO压敏电阻的老化稳定性降低。为了解决稀土元素掺杂导致泄漏电流增加的问题,研究了Y₂O₃、Ga₂O₃和B₂O₃共掺杂对ZnO压敏电阻微观结构和电气性能的影响。掺杂的Y₂O₃通过钉扎效应能够显著抑制ZnO晶粒的生长提高样品的E_1mA。Ga₂O₃的掺杂则有助于提高晶界层的势垒高度(φ_b)、抑制泄漏电流密度(J_L)的增加。而B₂O₃的掺杂则有助于改善样品的液相烧结,避免具有高电阻率Y尖晶石相聚集现象的发生,传输通道的阻断有利于降低样品的J_L。此外,B₂O₃的掺杂能够促进ZnO晶粒与其他...     

B2O3掺杂对直流ZnO压敏电阻老化特性的影响

ZnO压敏电阻是避雷器的核心部件,其性能的好坏直接影响着避雷器的电气性能。因此,该文致力于通过B₂O₃的掺杂以改善直流ZnO压敏电阻的非线性和高荷电率下的老化稳定性,并利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和电容-电压（C-V）等特性测试研究B₂O₃掺杂对直流ZnO压敏电阻的微观结构和电气特性的影响。然后,在115℃、0.95E_1mA的条件下对直流ZnO压敏电阻进行1000h的直流加速老化试验,以验证其在高荷电率下的老化稳定性。试验结果表明,B₂O₃的掺杂提高了晶界层的势垒高度,改善了直流ZnO压敏电阻的非线性特性,并降低了其在高荷电率下的老化系数。     

局放及潮湿对氧化锌阀片性能的影响及对策

进行系列试验以研究局放及潮湿对经锌阀片性能的影响,查明未用气密材料包裹的阀片在局放及／或潮湿环境下运行,将发生劣化,研究聘种绝缘配方及工艺,在保持氧化锌阀片原有各项性能基础上,大大提高了氧化锌阀片在局放及潮湿环境下的稳定性。