运用第一性原理研究氧化锌电阻阀片中氧空位与掺杂条件下ZnO晶体电学性质

为了比较Nb_2O_5、MnO_2、MgO三种添加剂对氧化锌电阻阀片电学性能影响,在微观层面模拟Nb、Mn、Mg三种元素分别掺杂ZnO完整超晶胞和带有氧空位缺陷的ZnO超晶胞,并运用第一性原理分析掺杂晶胞的特性.本文计算了晶体结构、掺杂形成能、氧空位形成能、能带结构、态密度、载流子迁移率、电导率等.结果表明,掺入Nb原子的掺杂体系晶格体积最大,Mg掺杂体系的形成能最大,稳定性最弱,Nb掺杂氧空位形成能最低,更容易引入氧空位.Nb掺杂的ZnO超晶胞禁带宽度最小,氧空位缺陷增大掺杂晶体的禁带宽度.在相同掺杂浓度和同等条件下,Mn掺杂的晶体电导率最高.

氧化锌电阻阀片中ZnO（002）/β-Bi2O3（210）界面结构的第一性原理研究

为了从物质微观结构上了解氧化锌避雷器阀片的性能,采用基于密度泛函理论的第一性原理方法对ZnO(002)/β-Bi 2 O 3(210)界面结构进行弛豫和电子结构计算.结果表明弛豫后,原子间的键长发生改变.界面区域差分电荷密度图和原子布居分析可得ZnO层片中Zn原子电荷缺失,β-Bi 2 O 3层片中O原子电荷富集,ZnO层片向β-Bi 2 O 3层片转移电子电荷23.61e.晶界结构的内建电场由ZnO层片指向β-Bi 2 O 3层片,内建电场是ZnO电阻阀片具有非线性伏安特性的重要原因.界面附近态密度表明界面的结合主要依靠ZnO层片中Zn原子与β-Bi 2 O 3层片中O原子相互作用.计算显示ZnO(002)/β-Bi 2 O 3(210)界面结合较强,界面能约为-4.203 J/m^2.本文研究结果对于研制高性能非线性伏安特性氧化锌电阻片提供了机理解释和理论支持.

氧化锌非线性电阻阀片在移相变压器中的应用

1前言 电力系统要求具有很高的可靠性,然而保证电力系统的某一部分或某一支路电流的稳定却相当复杂。电力系统的稳定性和可靠性是由该系统的不同特性参数决定的,主要影响的因素有电力系统中并联线路的不同阻抗、功率因数、输入功率的变化和负载的变化等,这就应运而生了各种各样的电力设备。

利用避雷器电阻阀片特性分析过电压

随着500k V架空线路遭受雷击事故的不断增加,对线路上过电压在线监测已成为国内外研究的重要课题。分析避雷器非线性电阻阀片(metal oxide varistor,MOV)在不同冲击电流下的特性,通过对500k V线路避雷器在小电流作用下的非线性电阻特性进行曲线拟合,推导金属氧化物避雷器(metal oxide arrester,MOA)末端电压与过电压的关系,利用ATP-EMTP软件对陡冲击电流作用下的避雷器及等效模型进行仿真,验证了等效模型的可行性。通过上述方式分析了非线性电阻阀片的不同特性对过电压的推导作用,从而为过电压的监测提供依据。

氧化锌非线性电阻阀片在油浸式变压器中的应用

介绍了改善变压器绕组冲击电压分布的方法以及氧化锌非线性电阻阀片选用和安装的要点。

氧空位浓度对氧化锌电阻阀片电学性质的影响

为研究氧空位浓度对氧化锌电阻阀片电学性质的影响,在微观层面上模拟了5种不同氧空位浓度的ZnO晶体模型.基于第一性原理计算了各模型体系的晶体结构、氧空位形成能、能带结构、态密度、载流子有效质量及电导率等.结果表明,随着氧空位浓度的增加,晶格常数和体积均随之减小,导致ZnO晶粒尺寸减小,单位厚度的晶界数量增加和压敏电压增大,氧空位形成能逐渐增大,高浓度氧空位形成越困难.在含有氧空位的体系中均产生了深能级电子陷阱,并且不同氧空位浓度产生的深能级电子陷阱俘获载流子的陷阱效应不同.在温度一定时,随着氧空位浓度的增加,ZnO的电导率逐渐减小,导电性能变弱,所得结果与实验相一致.

包封材料的改进及其对压敏电阻大电流耐受性能的影响

为了满足 IEC和国标对避雷器阀片大电流冲击耐受性能指标的要求 ,通过对环氧树脂配方及工艺的调整 ,研制了新型环氧包封材料 ,使环氧树脂与氧化锌瓷体的热膨胀系数更加匹配 。

氧化锌避雷器的异常现象和安装维护经验

氧化锌避雷器是由封装在外绝缘(瓷质或硅橡胶)内的若干非线性电阻阀片串联组成,与传统阀式避雷器相比,具有结构简单、动作快、无续流、无间隙等优点,因此被广泛应用于电气设备的过电压防护中。在运行过程中,受天气、污秽、外力等多种因素影响,氧化锌避雷器可能出现异响、发热等异常现象,如不及时处理,异常程度会由轻微发展为严重,最终导致避雷器被击穿或破坏,继而危及电气设备和电网的运行安全。以下总结氧化锌避雷器的异常现象和安装维护经验。

MOA新在线检测系统及其仿真研究

提出了一套有望提高MOA故障判断准确度的在线检测系统。系统通过传感器测取每相MOA的泄漏电流并计算出三相MOA的接地电流,综合利用基波阻性电流法、零序电流法以及电流3次谐波法综合诊断MOA运行状况,以DSP作为整套系统的数据处理核心,实现系统工作参数的现场设定、诊断结果的现场显示以及数据的后台管理。

用Calahan法求解MOV保护绕组的波过程

用ＭＯＶ限制绕组过电压是一种非常有效的方法。本文在建立含ＭＯＶ保护绕组波过程的状态方程基础上，采用半隐格式Ｃａｌａｈａｎ法计及Ｍｏｖ的ｕ－Ｉ特性两种处理方法以及分块求递技术得到波过程的特性，数值分析分别与解析解和实验值作了比较，表明本文方法是可靠的。

关于交流无间隙金属氧化物避雷器标准的争议

作者完全赞成按等效IEC 99—4修订国家标准GB 11032。但实际内容,作者认为在很多原则性技术问题上没有等效。本文提出四个问题:(1)GB 11032与IEC99—4对WGMOA分类,完全不等效,作者认为IEC 99—4对WGMOA分类比GB 11032科学、适用。(2)GB 11032的典型WGMOA保护性能表不满足电力系统实际需要。(3)修订稿应降低WGMOA密封漏气率的允许值。(4)修订稿应降低WGMOA内部局部放电量允许值。

WGMOA的正名和新技术条件要求

WGMOA不含串联放电间隙,在运行内过电压作用下即动作,不再仅起防雷(避雷器)作用。WGMOA(含MOV的SPD)实际是具有负温度系数的金属非线性电阻器。WGMOA中文名称应正名为"交流无间隙金属氧化物保护器",可简称"过电压保护器"或"限压器"。另外,为了保证WGMOA(含MOV的SPD)的服役期望期,即无事故工作年数,在型式试验中应进行安秒特性和伏秒特性,型式试验应提供"能量资源值"或"比能量值"和0.05s～24h的不同持续时间的"允许电压值",仅有10s定义的额定电压值是不能满足承受电网工频过电压(TOV)的要求。同时,为了与被保护物(如电力变压器等)绝缘配合的需要,WGMOA(含MOV的SPD)应向用户提供伏安特性。

俄罗斯110～1150kV过电压限制器——俄99《导则》[注1]介绍之三

本文介绍俄罗斯110～1150kV过电压限制器。主要内容:(1)无串联放电间隙与传统有串联放电间隙的(普阀式避雷器)功能有根本不同。故正名为过电压限制器;(2)的“能量资源(KJ)”和“服役期望期”即无事故安全运行年数;(3)的工频电压耐受时间-伏秒特性,是持续时间为0.01秒至24小时范围内“允许电压值”,以使满足电网中发生的暂态过电压(TOV)需要;(4)保护性能-伏安特性。

基于有限元法的避雷器阻性电流检测的相间干扰计算分析

在线监测氧化锌避雷器阀片电阻可有效反映避雷器运行状态。避雷器实际运行时多呈一字排列且三相距离近,相间干扰对泄漏电流的影响很大。为此,提出了一种新的高压氧化锌避雷器在线监测方法,该方法基于阻容网络模型,通过对避雷器泄漏电流进行测量,采用有限元法计算避雷器部分电容,最后利用迭代算法求解避雷器阀片电阻,可有效消除相间干扰对在线监测的影响。以变电站500k V和220k V避雷器为例,计算出各相避雷器每节的阀片电阻,并与实际测量值进行对比,计算结果和测量结果吻合,验证了该方法的有效性。

配电浪涌保护器在多波形多脉冲电流下的耐受特性

采用MWMPC(多波形多脉冲电流)来模拟真实雷电流,研究了不同冲击电流幅值、多脉冲时序和时间间隔对试验结果的影响,分析了Ⅰ级SPD(浪涌保护器)阀片在MWMPC下耐受性能的影响因素,并与传统测试电流下的阀片耐受试验结果进行对比。研究结果表明:标准测试电流无法模拟实际多重雷电流作用在SPD上的强劣化效果;SPD阀片在MWMPC下的损坏形式是涂层裂缝、穿孔以及一种特有的裂面上可见穿孔痕迹的炸裂;增加脉冲电流幅值、缩短多脉冲电流的时间间隔或当回击间持续电流出现在后续回击电流之间时,阀片更容易损坏;在携带大能量的冲击电流下,SPD阀片的涂层会影响散热,使阀片的耐受性能不如ZnO裸片好;而当冲击电流波形较陡或者幅值很大时,ZnO裸片容易发生表面闪络,其耐受高陡度冲击电流的能力不如带有涂层的SPD阀片。

一起110 kV氧化锌避雷器故障原因分析

介绍了一起110 k V氧化锌避雷器内部发生的击穿故障。通过返厂解体检查,发现了避雷器内部绝缘劣化的原因,阐述了该避雷器内部发生放电的机理,并提出了防止避雷器发生类似故障的措施。

西门子推出新型电容器过电压保护系统

最近，德国西门子公司研制出高压交流输电线路串联电容器组的过电压保护系统。该系统采用光触发可控硅替代常规的非线性电阻火花间隙组件。与常规的并联金属氧化物避雷器相比，其主要优点是，冷却时间非常短。光触发可控硅可以在高压导线侧短路后，让电容器组更快地重新带电。此外，该系统占用空间较小，飞弧事故的危害被减弱，

金属氧化物避雷器的选用

金属氧化物避雷器是近 30多年发展起来的过电压保护技术 ,得到了广泛的应用 ,比较了它与传统的避雷器的结构和性能 ,介绍了选用氧化锌避雷器时必须注意的几个参数和指标。