[發明專利]一種氧化鋅避雷器電阻片直流老化壽命的預測方法

在審

• 申請號: 201811025997.0
• 申請日: 2018-09-04
• 公開（公告）號: CN109164302A
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 李盛濤;張磊;何錦強;藺家駿;周萬迪;張升
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;全球能源互聯網研究院有限公司
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明公開了一種氧化鋅避雷器電阻片直流老化壽命的預測方法，包括：將待測電阻片切成薄片用于介電性能測試；以復介電常數虛部ε″為縱坐標，頻率f為橫坐標，得到復介電常數虛部ε″在低溫范圍內隨頻率f的變化規律，按Arrhenius公式計算出各個損耗峰對應的松弛活化能值，通過松弛活化能來判斷損耗峰對應的缺陷分別是氧空位和鋅填隙本征缺陷；對電阻片薄片在?100℃下的復介電常數虛部ε″～f進行擬合分峰處理，區分電導過程和缺陷松弛過程，得到鋅填隙本征缺陷等效濃度系數k₂，根據鋅填隙本征缺陷等效濃度系數k₂來預測氧化鋅電阻片的直流老化壽命。本發明可以更加準確地從微觀角度對氧化鋅避雷器電阻片的直流老化壽命進行預測。

技術領域

本發明屬于氧化鋅避雷器電阻片技術領域，具體涉及一種氧化鋅避雷器電阻片直流老化壽命的預測方法。

背景技術

氧化鋅壓敏陶瓷由于其良好的非線性和大通流容量的優點，在電力系統中得到了廣泛應用。為了滿足遠距離大容量輸電的發展需求，高壓直流輸電(HVDC)越來越受到人們的關注。ZnO作為避雷器的核心元件，直接承受長時工作電壓，其老化壽命直接關系到電力系統的穩定性和可靠性，預測氧化鋅避雷器電阻片的老化壽命是氧化鋅避雷器實際應用中的關鍵問題。

當前，人們雖然已經對氧化鋅避雷器電阻片的老化特性進行了相關研究，但絕大多數研究在于交流老化規律或老化程度監測技術，有關直流老化壽命預測的有效手段鮮有報道。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種氧化鋅避雷器電阻片直流老化壽命的預測方法，該方法能夠準確地從微觀角度對氧化鋅避雷器電阻片的直流老化壽命進行預測。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

本發明公開的一種氧化鋅避雷器電阻片直流老化壽命的預測方法，包括以下步驟：

1)將待測大尺寸的氧化鋅電阻片進行切割，得到能夠用于介電性能測試的薄片；

2)測試薄片的介電性能，得到薄片的介電性能數據，包括：復介電常數虛部ε″和頻率f；

3)以復介電常數虛部ε″為縱坐標，頻率f為橫坐標，得到復介電常數虛部ε″在隨頻率f的變化規律；然后在不同的溫度點下測量，得到復介電常數虛部譜ε″～f均出現兩個損耗峰，按Arrhenius公式計算出各個損耗峰對應的松弛活化能，通過松弛活化能辨識出由鋅填隙本征缺陷引起的損耗峰；

4)取薄片在-100℃下的復介電常數虛部譜ε″～f進行分峰擬合，單獨提取出由鋅填隙缺陷引起的損耗峰所對應的擬合曲線，得到鋅填隙本征缺陷等效濃度系數k₂，根據鋅填隙本征缺陷等效濃度系數k₂預測得到電阻片的直流老化壽命。

優選地，步驟2)中，測試薄片的介電性能時：在溫度范圍為-110℃～-60℃時，從低溫到高溫以10℃為一個間隔對薄片進行介電測量；且在同一個溫度下，頻率范圍為10^-1Hz～10⁶Hz，從高頻到低頻以1.5倍遞減的比例對薄片進行測量。

優選地，步驟3)中，計算松弛活化能u的Arrhenius公式如下：

式中，f_m是松弛損耗峰對應的頻率，單位為Hz；T是絕對溫度，單位為K；τ₀是與溫度無關的常數；u是松弛活化能，單位為eV；k是玻爾茲曼常數，值為1.381×10^-23J/K。

優選地，步驟4)中，對復介電常數虛部譜ε″～f進行擬合分峰時，采用的公式如下：