[发明专利]一种根据泄漏电流高次谐波特性判断ZnO压敏电阻片老化状态的方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属氧化物非线性材料领域，特别是一种金属氧化物 非线性材料老化状体的判断方法。

背景技术

各种形式的过电压一直是电力系统安全运行的主要威胁，而氧化锌压 敏电阻具有优异的非线性工作特性和通流容量，可以并联在被保护线 路中吸收巨大的电流，以氧化锌压敏电阻作为核心元件装配的避雷器 和低压冲击保护装置(SPD)是限制电力系统及电源系统中过电压的主 要设备。正常工作状态下，压敏电阻中流过很小甚至不流过电流；而 当线路中产生过电压时，压敏电阻的电阻迅速降低，使得大电流通过 压敏电阻汇入大地，从而避免了对线路和其他电气设备造成冲击。长 期的热积累，再加上突如其来的大冲击电流，会破坏ZnO压敏电阻的 内部微观结构，使其工作特性发生明显偏移并老化。因此，对ZnO压 敏电阻进行实时的状态监测，并判别其老化状态，对维护电力系统的 安全稳定运行有着非常重要的意义。

目前在以ZnO压敏电阻为核心的避雷器及低压系统的冲击保护装置 (SPD)的状态监测和老化判别方面，使用的大多都是基于总泄漏电 流幅值的判别方法。此方法操作简单，但由于泄漏电流中容性电流占 90％，随老化程度加深而增大的阻性电流分量只有10％左右，因此很难 在老化初期判别其老化状态，如不及时更换老旧的压敏电阻阀片，就 会给电力系统或电源系统带来威胁。此外其他的特征参量还包括泄漏 电流阻性分量、泄漏电流基波分量、电流电压相角差等，均存在着诸 如采集困难、数据分散性比较大、测量结果受电网电压影响较大等问 题。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种根据泄漏电流高 次谐波特性判断ZnO压敏电阻片老化状态的方法。具体设计方案为：

一种根据泄漏电流高次谐波特性判断ZnO压敏电阻片老化状态的 方法，判断步骤为：

对运行中的高压避雷器或低压系统的冲击保护装置(SPD)内的ZnO 压敏电阻阀片的泄漏电流进行监测；

对单位时间内泄漏电流进行采样并记录其波形数据；

对采集到的泄漏电流波形进行傅里叶变换，得到泄漏电流中基波 电流幅值、各奇次谐波电流的幅值；

计算得到各奇次谐波电流与基波电流幅值的比值，作为压敏电阻 老化状态的判断依据；

记录各奇次谐波电流与基波电流的比值α₃、α₅、α₇....αn。

当各奇次谐波电流与基波电流的比值α₃～n﹤30％时，ZnO压敏电 阻片性能良好，说明芯片未出现老化现象。

当各奇次谐波电流与基波电流的比值30％<α₃～n<70％且随时间迅 速增加时，ZnO压敏电阻片性能下降，说明阀片进入加速老化阶段。

当各奇次谐波电流与基波电流的比值αn-2>70％且αn-2>αn时， ZnO压敏电阻片性能进一步下降，说明阀片已经严重老化。

监测泄漏电流为连续检测。

计算得到的奇次谐波电流为连续奇次谐波电流，计算得到的奇次 谐波电流不小于9次。

所述当各奇次谐波电流与基波电流的比值随迅速增加为在3次内 增加40％。

通过本发明的上述技术方案得到的根据泄漏电流高次谐波特性判 断ZnO压敏电阻片老化状态的方法，其有益效果是：

针对氧化锌压敏电阻阀片安全稳定运行中的重点部分即老化状态 判定方法，根据对氧化锌压敏电阻泄漏电流的谐波分析，可以直接地 看到谐波特性的变化来判断老化过程，并据此判断阀片的剩余寿命。 相对于已有的总泄漏电流法而言，采集方便，特征明确。

附图说明

图1是本发明所述ZnO压敏电阻片未出现老化时奇次谐波电流与 基波电流的比值示意图；

图2是本发明所述ZnO压敏电阻片出现老化时奇次谐波电流与基 波电流的比值示意图；

图3是本发明所述ZnO压敏电阻片严重老化时奇次谐波电流与基 波电流的比值示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行具体描述。

一种根据泄漏电流高次谐波特性判断ZnO压敏电阻片老化状态的 方法，其特征在于，判断步骤为：

对运行中的高压避雷器或低压系统的冲击保护装置(SPD)内的ZnO 压敏电阻阀片的泄漏电流进行监测；