CN107876433A - 一种非线性金属氧化物电阻片能量耐受的筛选方法 - Google Patents

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    • B07C5/344—Sorting according to other particular properties according to electric or electromagnetic properties

Abstract

本发明公开了一种非线性金属氧化物电阻片能量耐受的筛选方法，通过2ms方波电流冲击发生器装置发出的组合方波电流来冲击电阻片，检测电阻片的能量耐受并加以筛选，通过以下步骤来实现：根据实际工作中避雷器承受的冲击电流波形，计算出每个脉冲的转移电荷量QS和总的持续时间Ts；按照转移电荷量相等的原则，计算出对应的每个2ms方波冲击电流的等效峰值Ad；按照一定的时序要求，对电阻片施加一定幅值的、多脉冲的组合2ms方波电流冲击，进行电阻片的能量筛选。与现有技术相比，本发明低成本实现了对非线性金属氧化物电阻片能量耐受的筛选，不仅能将有缺陷的非线性金属筛选出来，而且能够发现对一定周期工频电压能量的筛选方波。

Description

一种非线性金属氧化物电阻片能量耐受的筛选方法
技术领域
本发明涉及金属氧化物电阻片筛选技术领域，具体涉及一种非线性金属氧化物电阻片能量耐受的筛选方法。
背景技术
金属氧化物避雷器是电力系统中重要的过电压保护设备，其核心元件是非线性金属氧化物电阻片。由于外部过电压或系统内部过电压，金属氧化物避雷器在实际运行中会遭受到各种各样波形的冲击电流，特别是在高压直流输电工程换流站运行的避雷器，其选用的电阻片需要按照相关的标准（GB/T25083-2010）进行能量耐受筛选试验。因此，非线性金属氧化物电阻片能量耐受筛选的方法是保证金属氧化物避雷器质量的必要手段之一。根据国际大电网会议（CIGRE）A3.17工作组的最新研究成果（2013 CIGRE 544 Metal Oxide(MO) Surge Arresters - Stresses and Test procedures），非线性金属氧化物电阻片在不同冲击电流波形下的能量耐受极限是不同的。因此，在避雷器制造过程中，需要模拟避雷器实际工作中承受的冲击电流波形，来对非线性金属氧化物电阻片进行能量耐受筛选试验。
在实际工程中，有承受类似正弦波冲击电流的金属氧化物避雷器的工程案例，例如串联补偿电容器组保护用MOV、直流输电换流站中性线避雷器等。这类冲击电流具有幅值低（＜1kA）、持续时间长（一般10ms以上）、多脉冲、正负极反转的特点。目前，制造厂主要采用1～2次2ms方波电流冲击进行能量筛选，也有用施加一定周期的工频电压来进行能量筛选。上述2类方法存在一些问题：①2ms方波电流冲击进行能量筛选方法与避雷器的实际工况有出入，不能完全将有缺陷的非线性金属氧化物电阻筛选出来；② 一定周期的工频电压能量筛选方波，在实验室内较难实现，且需要大容量试验变压器，成本较高。
发明内容
为解决上述缺陷，本发明的目的是提供一种非线性金属氧化物电阻片能量耐受的筛选方法，该方法操作方便，方案合理，不仅能将有缺陷的非线性金属筛选出来，而且能够发现对一定周期工频电压能量的筛选方波，检测成本较低。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种非线性金属氧化物电阻片能量耐受的筛选方法，通过2ms方波电流冲击发生器装置发出的组合方波电流来冲击电阻片，检测电阻片的能量耐受并加以筛选，其特征在于包括以下步骤：
1）根据实际工作中避雷器承受的冲击电流波形，计算出每个脉冲的转移电荷量QS和总的持续时间Ts，转移电荷量QS是避雷器承受的冲击电流对时间的积分；
2）按照转移电荷量相等的原则，计算出对应的每个2ms方波冲击电流的等效峰值Ad；
3) 按照一定的时序要求，对金属氧化物电阻片施加一定幅值的、多脉冲的组合2ms方波电流冲击，进行金属氧化物电阻片的能量筛选；
4) 一般情况下, 需要采用多次的组合2ms方波电流冲击对金属氧化物电阻片的能量筛选，具体对金属氧化物电阻片的正、反面各2次，共4次冲击筛选。进行对金属氧化物电阻片的多次的组合2ms方波电流冲击能量筛选时，每次组合冲击之间的间隔时间△t根据工程的具体要求而确定。
优选的是，步骤2）中当避雷器承受的冲击电流总的持续时间不大于1min时，组合方波电流冲击按照1min内完成所有冲击能量的注入方式进行；当避雷器承受的冲击电流总的持续时间大于1min时，组合方波电流冲击按照相等的时间内完成所有冲击能量的注入方式进行。
本发明采用组合方波电流冲击对非线性金属氧化物电阻片能量耐受筛选的方法，可以保证所筛选的非线性金属氧化物电阻片满足相对应的工程要求。
与现有技术相比，本发明利用了大多数避雷器制造厂已经拥有的现成的2ms方波电流冲击发生器装置，低成本实现了对非线性金属氧化物电阻片能量耐受的筛选，不仅能将有缺陷的非线性金属筛选出来，而且能够发现对一定周期工频电压能量的筛选方波。
附图说明
图1所示为典型的组合2ms方波电流冲击波形示意图。
图2为多套2ms方波冲击电流发生器组合后的试验原理图。
图3 是本发明中组合方波电流冲击试验装置示意图。
图4所示避雷器实际耐受冲击电流波形。
图5所示在1min之内完成3次电流冲击，组合2ms方波电流冲击波形。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的特征作进一步描述。
一种非线性金属氧化物电阻片能量耐受的筛选方法，通过2ms方波电流冲击发生器装置发出的组合方波电流来冲击电阻片，检测电阻片的能量耐受并加以筛选，按以下步骤来实现：
1）根据实际工作中避雷器承受的冲击电流波形，计算出每个脉冲的转移电荷量QS和总的持续时间Ts，转移电荷量QS是避雷器承受的冲击电流对时间的积分；
2）按照转移电荷量相等的原则，计算出对应的每个2ms方波冲击电流的等效峰值Ad；
3) 按照一定的时序要求，对金属氧化物电阻片施加一定幅值的、多脉冲的组合2ms方波电流冲击，进行金属氧化物电阻片的能量筛选；
4) 一般情况下，需要采用多次的组合2ms方波电流冲击对金属氧化物电阻片的能量筛选，对金属氧化物电阻片的正、反面各2次，共4次冲击筛选，进行对金属氧化物电阻片的多次的组合2ms方波电流冲击能量筛选时，每次组合冲击之间的间隔时间△t根据工程的具体要求而确定。
图3中的1、2、3….n表示多个方波冲击电流发生器组合在一起，4表示被试金属氧化物电阻片。
根据上述筛选方法，通过调整2ms方波冲击电流发生器的参数和间隙击穿时间，来调整组合2ms方波电流冲击波形，如2ms峰值、脉冲间隔时间以及脉冲极性等，下面结合实施例对本发明的特征作进一步描述。
实施例：采用型号为φ105×22.5金属氧化物电阻片作为受冲击对象。
避雷器实际耐受冲击电流波形，图4所示。
1）避雷器实际耐受冲击电流波形。
从图4中看出，避雷器承受了3次电流冲击，其中1次正极性，2次负极性。计算可得3次电流冲击的转移电荷量和峰值持续时间，如表1所示，总的持续时间Ts = 75ms ＜ 1min。
表1 3次电流冲击的转移电荷量和峰值持续时间
2）避雷器实际耐受冲击电流波形转换成组合2ms方波电流冲击波形。
按照转移电荷量相等的原则，可以将避雷器实际耐受冲击电流波形转换成使用2ms方波电流冲击波形。
理想的2ms方波电流冲击峰值： Ad = 500×QS（A）。如果制造厂实际使用的2ms方波电流冲击波形有偏差，按照实际波形进行电流对时间积分，求得电荷量，如表2所示。
表2 组合2ms方波电流冲击波形峰值计算
在1min之内完成3次电流冲击，组合2ms方波电流冲击波形如图5所示。
3）采用组合2ms方波电流冲击波形对金属氧化物电阻片进行筛选试验：
a.我们选取1批φ105×22.5金属氧化物电阻片，共200片，随机分成2组：1#、2#。
b.1#采用2ms方波电流冲击波形（峰值：1650A，电荷量：3.2C）；2#采用图5所示的组合2ms方波电流冲击波形对金属氧化物电阻片进行筛选试验。电阻片的正、反面各2次，共4次冲击筛选，每次之间的间隔时间△t ≤5min。试验统计结果如表3所示。
表3 φ105×22.5金属氧化物电阻片能量筛选结果
c.然后对2）中已经筛选的电阻片采用图5所示的组合2ms方波电流冲击波形对金属氧化物电阻片再次进行筛选试验，电阻片的正、反面各2次，共4次冲击筛选，每次之间的间隔时间△t ≤5min。以验证2）中筛选方式的效果。试验统计结果如表4所示。
表4 再次采用组合2ms方波电流冲击验证结果
分组编号 1# 2#
缺陷片数 13 0
试验表明，组合2ms方波电流冲击波形对金属氧化物电阻片进行筛选方法可有效的剔除有缺陷的金属氧化物电阻片。
以上所描述的仅为本发明的较佳实施例，上述具体实施例不是对本发明的限制，凡本领域的普通技术人员根据以上描述所做的润饰、修改或等同替换，均属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种非线性金属氧化物电阻片能量耐受的筛选方法，其特征在于：通过2ms方波电流冲击发生器装置发出的组合方波电流来冲击电阻片，检测电阻片的能量耐受并加以筛选，通过以下步骤来实现：
1）根据实际工作中避雷器承受的冲击电流波形，计算出每个脉冲的转移电荷量QS和总的持续时间Ts，转移电荷量QS是避雷器承受的冲击电流对时间的积分；
2）按照转移电荷量相等的原则，计算出对应的每个2ms方波冲击电流的等效峰值Ad；
3) 按照一定的时序要求，对金属氧化物电阻片施加一定幅值的、多脉冲的组合2ms方波电流冲击，进行金属氧化物电阻片的能量筛选；
4) 一般情况下, 需要采用多次的组合2ms方波电流冲击对金属氧化物电阻片的能量筛选，具体对金属氧化物电阻片的正、反面各2次，共4次冲击筛选，多次对金属氧化物电阻片的的进行组合2ms方波电流冲击能量筛选时，每次组合冲击之间的间隔时间△t根据工程的具体要求而确定。
2.根据权利要求1所述的非线性金属氧化物电阻片能量耐受的筛选方法，其特征在于：步骤2）中当避雷器承受的冲击电流总的持续时间不大于1min时，组合方波电流冲击按照1min内完成所有冲击能量的注入方式进行；当避雷器承受的冲击电流总的持续时间大于1min时，组合方波电流冲击按照相等的时间内完成所有冲击能量的注入方式进行。
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