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。     

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。     

氧化锌电阻片冲击电流下残压特性方程的研究

金属氧化物避雷器的冲击电流残压特性主要是由它的核心元件——氧化锌电阻片的特性决定的。本文通过研究多种典型规格的氧化锌电阻片在标准雷电及操作冲击电流下残压特性,得出了在各个电流幅值区域内,氧化锌电阻片的某一特定系数与电阻片的直径存在近似线性的关系,该特定系数与电阻片横截面的表面积、厚度、残压比值密切相关。     

1000kV避雷器电流分布试验方法及特性的研究

介绍了1 000 kV交流系统用避雷器的电流分布试验方法及研究结果。在操作冲击电流和雷电冲击下多柱并联电阻片的电流分布试验结果表明,冲击电流的波形对电流分布系数的影响不大,但在同一波形下随着冲击电流幅值减小,电流分布系数增大;同时分析了电阻片配组参数,当按照每层每片电阻片的直流2 mA参考电压值和500 A操作冲击残压值之间的偏差同时小于0.5%的原则进行配组,电流分布系数小于10%;不同串联片数的4柱并联电阻片组进行试验,结果表明,随着串联电阻片的数量增加,电流分布系数减小。     

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。     

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。     

避雷器引线上的残压

本文研究了避雷器的引线长度、冲击电流波形以及冲击电流的幅值所形成的电压降,从而可以预见迭加到避雷器残压上的实际最高电压值。     

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。     

振铃波作用下低压配电系统SPD防护失效概率分析

真实雷电过电压呈明显衰减振荡过程,因此需要对振铃波作用下低压配电系统SPD保护进行分析以模拟真实雷电作用。利用EMTP软件搭建0.5μs-100 kHz振铃波发生电路,采用P-G压敏电阻模型对TN-C-S配电系统进行仿真冲击。分析冲击电压幅值与接地电阻对SPD防护效果的影响,从能量角度计算压敏电阻失效概率,讨论冲击电压幅值与接地电阻对失效概率的影响。分析结果表明:TN-C-S配电系统中在L线与N线、N线与PE线间安装SPD时,线路残压能够得到较好的抑制,L-N线间SPD残压和通流远大于N-PE线间SPD;L-N线间SPD的残压随着冲击电压幅值和接地电阻的增大而增加;SPD失效概率也随着冲击电压幅值和接地电阻的增加而增大;B类位置振铃波波形对SPD的威胁要高于A类位置。为确保SPD的防护效果,需要尽可能降低其接地电阻。     

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。     

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。     

脉冲电容器残余电荷对MOV残压影响的试验研究

基于GB18802.1-2011,对MOV进行8/20μs冲击电流试验时,经常发现当冲击电流归零后,残压或者持续一段时间归零(正峰)、或者过零(反峰)后再归零。为解释这一普遍存在的试验现象,对冲击试验回路在带负载情况下进行了等效电路分析,并利用试验得出:由于冲击后主回路开关不能迅速切断回路,使电容器上残余电荷形成的电压加在试品上导致电流过零后还存在残压,其值等于电容器残余电荷形成的电压,持续时间为开关关断所用时间。     

变电站二次系统雷电侵入波的防护

阐述了雷电波侵入到变电站二次系统的途径。通过线路雷电波侵入到二次系统仿真模型的建立,得出:当线路遭受雷电流幅值为80kA的雷击时,经过变电站所用变压器耦合到二次系统上的电压最大为193.983285V,大大超过了二次设备的耐过电压水平,易造成二次设备的损坏。提出了变电站二次系统三级防护措施:低压电源系统的防雷;防止感应雷通过信号、控制线侵入;改善地电位分布。     

高电位梯度ZnO压敏电阻大电流冲击下电学性能的研究

通过Y2O3掺杂等工艺手段制备出具有高电位梯度值的ZnO压敏电阻,并进行大电流冲击条件下的电学性能测试。实验结果表明,在掺杂0.08%(摩尔浓度)Y2O3后,试样的电位梯度值达到2 460.5 V/mm,残压比为1.48,最大通流容量达到1 263 A,能量耐受密度达到404.7 J/cm3,具有良好的抵抗大电流冲击的性能。掺杂后的试样晶粒尺寸减小到1.5μm,并且分布比较均匀,细致均匀的微观结构有利于试样电位梯度和大电流冲击下电学性能的提高。     

全自动冲击电流测量控制系统

介绍了一种单片微机、工业控制计算机进行数据和波形管理的冲击电流发生器。采用由工控机、PLC、单片机、存储示波器和打印机等构成的全自动化测量系统。此系统可以产生 8/ 2 0、 4/ 1 0、 1 0 / 1 0 0 0等多种不同波形、幅值可调的冲击电流 ,可以任意设置放电电压 ,自动进行试品切换。采用了 Windows环境下的 VB语言开发专用软件 ,不仅可以在线显示示波图、记录峰值电压、放电电流和放电次数 ,还可以实时显示设备板面的工作状态等。电源部分配置了浪涌吸收装置 ,用来抑制电源回路中尖峰脉冲的干扰 ;测量部分采用了双电磁屏蔽 ,其电磁兼容性满足IEC及国家标准。     

避雷器放电计数器的动作灵敏性研究

放电计数器用于判断避雷器在运行中是否动作并记录动作次数,以便积累资料并有助于现场的事故分析,是避雷器的重要配套设备.在实际运行中,由于计数器动作电流的不同,造成记录数据的不准确,给过电压分析、避雷器动作状态的评估带来困难.因此研究放电计数器的灵敏性对准确分析过电压和判定避雷器工作状态具有重要意义.笔者研究了110 kV...     

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。     

750 kV高原型交流系统用金属氧化物避雷器

按照西北地区750kV金属氧化物避雷器高原地区运行特点,在瓷套式设计、均压措施、老化特性、压力释放、密封结构及抗震能力等方面,进行了针对性的研究。采用了均压环和内部并联均压环两种方式,电压分布不均匀系数在10%以内。采取了双面压力释放结构和增大防爆片的面积、降低压力释放强度和改进瓷套设计等,避雷器具有良好的压力释放装置,使避雷器在故障时能快速、准确的动作,大电流压力释放达到50kA,小电流压力释放能力800A。避雷器通过了正弦共振拍波地震烈度为8度的抗震验证。采用控制密封圈压缩量和增涂密封胶等措施,保证避雷器有良好的密封结构。已生产了200多台避雷器,在西北电网正常投入运行。     

10kV有机避雷器短路试验研究

对额定电压10 kV的设计B类有机避雷器进行了预击穿短路试验,验证了IEC60099-4Ed2.2:2009和GB11032-2010中的预击穿短路试验程序。试验表明:电压源法预击穿电压的范围为避雷器参考额定电压的1.08~1.13倍,击穿时间为2~8 min。并且,短路大电流试验时,试品电流波形延后其电压波形约1个周波,而标准中规定的预击穿试验与短路电流试验之间时间间隔及再击穿试验等对短路试验的结果影响不大。