[發明專利]基于溫度分布的電涌保護器老化失效預警方法

有效

• 申請號: 201610102866.2
• 申請日: 2016-02-24
• 公開（公告）號: CN105738782B
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 徐偉;行鴻彥;季鑫源;王波
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 朱妃;董建林

本發明公開了一種基于溫度分布的電涌保護器老化失效預警方法，包括步驟有，選取電涌保護器樣片；基于雷電沖擊實驗平臺對電涌保護器樣片進行沖擊老化實驗；測量電涌保護器樣片在沖擊過程中電氣的動態參數和在老化冷卻后電氣的靜態參數，并記錄電涌保護器樣片在沖擊過程中的溫度分布和溫度變化曲線；建立電涌保護器樣片的沖擊過程中動態參數與老化后靜態參數的關系，以及建立溫度同吸收能量、老化程度之間的函數關系；采用神經網絡算法，建立電涌保護器老化失效預警數學模型，用于對電路系統使用中的電涌保護器進行提前預警。本發明的有益效果，可解決目前電涌保護器只能在失效后被動檢測并更換而不能提前預警的問題。

技術領域

本發明涉及一種老化失效預警方法，特別是涉及一種基于溫度分布的電涌保護器老化失效預警方法，屬于雷電防護技術領域。

背景技術

電涌保護器（Surge Protective Device，SPD）又稱避雷器，廣泛應用于電力系統、低壓電源系統和通信系統的雷電過電壓防護。當雷電或其它干擾引起電氣回路或者通信線路中產生尖峰電流或者電壓時，電涌保護器能在極短的時間內響應，導通分流，限制異常過電壓，避免浪涌對回路中電氣設備的損害。

電涌保護器的老化失效是指其核心部件ZnO 壓敏電阻在各種外加電應力及外界因素作用下，其電氣參數發生改變，偏離其起始性能指標的現象。相關研究發現電涌保護器老化失效后存在壓敏電壓降低、泄漏電流和功率損耗增大等現象。根據引起老化的電應力種類，可將電涌保護器的老化分為直流老化、交流老化和沖擊老化。其中，直流老化和交流老化主要由ZnO 壓敏電阻長期承受工作電壓作用而引起。沖擊老化則是由于承受間歇性的短時脈沖電流包括雷電流和過電壓的作用而引起。例如，安裝在太陽能發電系統中的電涌保護器，除可能受到雷電流的沖擊外，還長時間承受太陽能電池板輸出的直流電壓的作用，容易存在直流老化現象。而安裝于低壓電力系統中的電涌保護器，由于長時間承受交流電，會發生一定的交流老化。

目前，已有的公開文獻CN104049163A公開了一種電涌保護器劣化程度的檢測系統及檢測方法，通過檢測電流和電壓參數來判斷劣化程序。而現有文獻CN203551689U 公開了一種電涌保護器壓敏電阻劣化預警電路和裝置，根據壓敏電阻的電流輸出特性作為劣化判斷的標準。以及現有的碩士論文“MOV型SPD測試及老化分析”指出僅通過檢測壓敏電壓和漏電流不能對SPD的老化做出有效判斷，碩士論文“低壓電源系統電涌保護器老化劣化研究”提出通過結合非線性系數a、壓敏電壓、漏電流三個參數可判斷SPD是否老化。雖然，GB18802. 1-2010中只對電涌保護器好壞的檢測方法進行了規定，當漏電流大于20μA或壓敏電壓變化超過±10%時，判定SPD失效。但是，這些關于SPD老化的現有文獻或研究成果都是通過測試靜態電氣參數來判斷優劣程度，這些參數往往存在“拐點效應”，即只有當電涌保護器老化到一定程度后，漏電流和壓敏電壓才會出現顯著變化，而在這個拐點值之前，這些參數都符合測試標準的要求。故現有老化判斷方法都直接導致電涌保護器的更換滯后，存在安全隱患。

發明內容

本發明的主要目的在于，克服現有技術中的不足，提供一種基于溫度分布的電涌保護器老化失效預警方法，可解決目前電涌保護器只能在失效后被動檢測并更換而不能提前預警的問題。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種基于溫度分布的電涌保護器老化失效預警方法，包括以下步驟：

1)選取電涌保護器樣片；

2)基于雷電沖擊實驗平臺對電涌保護器樣片進行沖擊老化實驗；

3)測量電涌保護器樣片在沖擊過程中電氣的動態參數和在老化冷卻后電氣的靜態參數，并記錄電涌保護器樣片在沖擊過程中的溫度分布和溫度變化曲線；

4）建立電涌保護器樣片的沖擊過程中動態參數與老化后靜態參數的關系，以及建立溫度同吸收能量、老化程度之間的函數關系；