氧化锌非线性电阻测试电源系统.
氧化锌避雷器的工作原理
氧化锌避雷器的工作原理氧化锌避雷器是一种常见的用于保护电力设备和建筑物免受雷击损害的设备。
它通过利用氧化锌的特殊性质来吸收和分散雷电能量，保护电力系统和设备的安全运行。
下面将详细介绍氧化锌避雷器的工作原理。
一、氧化锌的特性氧化锌是一种半导体材料，具有非线性电阻特性。
当施加电压低于其击穿电压时，氧化锌的电阻非常高，几乎不导电。
但当电压超过其击穿电压时，氧化锌会迅速变成导电状态，形成一条低阻抗通路，使电流通过。
二、氧化锌避雷器的结构氧化锌避雷器通常由一个或多个氧化锌电阻单元组成。
每个电阻单元由一个金属外壳和一个内部填充了氧化锌粉末的陶瓷管构成。
金属外壳用于提供机械支撑和导电连接，陶瓷管则起到绝缘和保护氧化锌粉末的作用。
三、氧化锌避雷器的工作过程当电力系统或建筑物遭受雷击时，雷电会产生巨大的电压和电流。
此时，氧化锌避雷器就会发挥作用。
1. 非工作状态在正常情况下，氧化锌避雷器处于非工作状态，其电阻非常高，几乎不导电。
此时，电力系统中的电流不会通过避雷器，而是绕过它流向地面。
2. 工作状态当遭受雷击时，电力系统中的电压会急剧升高，超过氧化锌避雷器的击穿电压。
此时，氧化锌避雷器会迅速变成导电状态，形成一条低阻抗通路，将雷电能量引导到地面。
3. 吸收和分散雷电能量一旦氧化锌避雷器进入工作状态，它会吸收和分散雷电能量，保护电力系统和设备免受损害。
氧化锌的非线性电阻特性使其能够迅速响应雷电冲击，将大部分的雷电能量引导到地面，减少对电力系统和设备的影响。
四、氧化锌避雷器的保护范围氧化锌避雷器能够有效地保护电力系统和设备免受雷击损害。
它可以吸收和分散来自直接雷击和感应雷击的能量，保护变压器、断路器、电缆和其他关键设备的安全运行。
五、氧化锌避雷器的注意事项在使用氧化锌避雷器时，需要注意以下几点：1. 安装位置：氧化锌避雷器应安装在电力系统的关键位置，如变压器、断路器等设备的输入端。
这样可以最大程度地保护设备免受雷击损害。
氧化锌非线性电阻片的技术
氧化锌非线性电阻片的技术随着氧化锌非线性电阻片性能的提高和设计技术的进步，由氧化锌非线性电阻片组装成的金属氧化物避雷器得到了广泛应用及发展，目前国际上的氧化锌非线性电阻片技术已经发展到了第4代。
第1代氧化锌非线性电阻片于20世纪60年代末产生，延续使用至20世纪80年代中期，它的应用是电力系统防护雷电过电压和操作过电压方面的一次革命。
但它还存在V－A曲线不够平坦、荷电率低、泄漏电流大、老化性能劣化等缺陷。
第2代氧化锌非线性电阻片自80年代初产业化以来一直延续使用至今，与第1代氧化锌非线性电阻片相比，它在添加物配合的优化方面做了很多的改良，使其抗老化性能和非线性性能得到了较大的改善。
我国抚顺电瓷厂和西安高压电瓷研究所于80年代中期引进了日本公司的第二代电阻片技术，通过20多年的技术消化、吸收及改良，现在其技术性能已经在第2代基础上有了进一步的改进。
第3代氧化锌非线性电阻片技术产生于80年代中期，以日本的东芝公司的技术为代表。
其主要特点是U－I特性曲线更平坦，保护特性提高，荷电率更高，非线性电阻片抗老化性能更好；2ms方波耐受能力提高近1倍，在同等吸收能量的情况下电阻片体积减少近50%，既节省了原材料，又实现了避雷器的轻型化；侧面采用低铅玻璃釉，具有耐受4/10μs大电流的能力，同时耐湿性能增强，适应各种绝缘介质。
因此可以在各种气体、绝缘油以及直接注射成形的硅橡胶中使用。
第3代氧化锌非线性电阻片被誉为高性能阀片。
第4代氧化锌非线性电阻片在90年代实现了产业化，它存第3代氧化锌非线性电阻片技术的基础上通过添加新的成分。
将单位高度的参考电压提高了2～3倍，达到了400V /mm 和600V／mm，即存等参考电压将片高度减至原来的1.2倍以上。
目前，它主要应用于组合电器用罐式避雷器中，它的应用可大大减小罐式避雷器的体积，使其实现小型化。
现阶段正在进行将其应用于复合型带串联间隙线路避雷器的研究，它的开发应用将可以使线路避雷器实现小型化与轻型化，更便于安装。
氧化锌避雷器的工作原理
氧化锌避雷器的工作原理氧化锌避雷器是一种用于保护电力设备免受雷击损害的重要装置。
它利用氧化锌材料的特性，通过引导和分散雷电的电流，将其安全地释放到大地中，从而防止雷电对电力设备的损坏。
以下是对氧化锌避雷器工作原理的详细解释。
1. 氧化锌材料的特性氧化锌是一种半导体材料，具有非线性电阻特性。
在正常工作状态下，氧化锌的电阻较高，几乎不导电。
然而，当遭受雷击或电压突变时，氧化锌会迅速变为导电状态，形成一条低阻抗通路，以引导和分散雷电的电流。
2. 氧化锌避雷器的结构氧化锌避雷器通常由一个或多个氧化锌元件组成，每个元件由氧化锌块和两个电极组成。
氧化锌块是由高纯度氧化锌粉末制成，经过特殊工艺烧结而成。
两个电极位于氧化锌块的两端，用于与电力系统连接。
3. 工作原理当电力系统遭受雷击或电压突变时，氧化锌避雷器会迅速响应并启动保护机制。
其工作原理如下：a. 非工作状态：在正常情况下，氧化锌避雷器处于非工作状态，氧化锌块的电阻较高，几乎不导电。
b. 雷击或电压突变：当电力系统遭受雷击或电压突变时，系统中的电流会迅速增加。
这导致氧化锌块的电阻迅速降低，形成一条低阻抗通路。
c. 电流引导和分散：低阻抗通路将雷电的电流引导到氧化锌块中，并通过两个电极将电流安全地释放到大地中。
这样可以防止雷电对电力设备的损害。
d. 过电压保护：同时，氧化锌避雷器还能通过吸收过电压来保护电力设备。
当电力系统的电压超过额定值时，氧化锌避雷器会自动启动，将过电压通过低阻抗通路释放到大地中，保护电力设备免受过电压的影响。
4. 工作状态恢复一旦氧化锌避雷器启动并将雷电的电流引导和分散，其电阻会迅速恢复到非工作状态。
这意味着氧化锌避雷器可以多次工作，以保护电力设备免受雷击损害。
总结：氧化锌避雷器通过利用氧化锌材料的特性，引导和分散雷电的电流，从而保护电力设备免受雷击损害。
其工作原理包括氧化锌材料的非线性电阻特性、结构中的氧化锌块和电极以及工作状态的响应和恢复。
氧化锌避雷器的工作原理
氧化锌避雷器的工作原理氧化锌避雷器是一种常用的电力设备，用于保护电力系统中的设备和线路免受雷击和过电压的影响。
它的工作原理基于氧化锌材料的非线性电阻特性和放电效应。
1. 氧化锌材料的非线性电阻特性氧化锌材料具有非线性电阻特性，即在低电压下电阻较高，而在高电压下电阻迅速减小。
这种特性使得氧化锌材料在正常工作电压下表现为绝缘体，不会引起电流流动。
但当系统遭受雷击或过电压时，系统电压会迅速升高，超过氧化锌材料的击穿电压，使其电阻急剧下降。
2. 放电效应当氧化锌材料的电阻下降到一定程度后，会形成一个放电通道，使得过电压通过放电通道释放到大气中。
这个放电过程可以迅速消耗过电压的能量，从而保护系统中的设备和线路不受损害。
3. 氧化锌避雷器的结构氧化锌避雷器通常由氧化锌电阻片、金属外壳和引线组成。
氧化锌电阻片是关键部件，它的材料和结构决定了避雷器的工作特性。
金属外壳用于保护氧化锌电阻片免受外界环境的影响，并提供机械强度。
引线用于将避雷器连接到电力系统中。
4. 氧化锌避雷器的工作过程当电力系统中的电压超过氧化锌避雷器的击穿电压时，氧化锌材料的电阻迅速下降，形成放电通道。
过电压通过放电通道释放到大气中，从而保护系统中的设备和线路。
一旦过电压消失，氧化锌材料的电阻会恢复到原来的高阻态。
5. 氧化锌避雷器的特点和应用氧化锌避雷器具有响应速度快、耐久性好、体积小、重量轻等特点，广泛应用于电力系统的输电线路、变电站和电力设备中。
它可以有效地保护设备和线路免受雷击和过电压的影响，提高电力系统的可靠性和稳定性。
总结：氧化锌避雷器通过利用氧化锌材料的非线性电阻特性和放电效应，能够迅速消耗过电压的能量，保护电力系统中的设备和线路不受损害。
它的工作原理简单但有效，广泛应用于电力系统中。
氧化锌避雷器工作原理
氧化锌避雷器工作原理氧化锌避雷器是一种常见的电力设备，用于保护电力系统免受雷击和过电压的影响。
它的工作原理基于氧化锌的非线性电阻特性和放电原理。
1. 氧化锌的非线性电阻特性：氧化锌具有非线性电阻特性，即其电阻随电压的变化而变化。
当电压低于某个阈值时，氧化锌的电阻非常高，几乎不导电。
但当电压超过阈值时，氧化锌的电阻迅速降低，使得电流能够通过。
2. 放电原理：当雷电或过电压通过电力系统传输时，会产生巨大的电压梯度。
当这些电压超过氧化锌避雷器的阈值时，氧化锌避雷器会开始导电，形成一个低阻抗通路，将过电压引导到地面。
具体的工作过程如下：a. 当电力系统正常运行时，氧化锌避雷器处于高阻抗状态，几乎不导电。
b. 当系统受到雷击或过电压冲击时，电压梯度超过氧化锌避雷器的阈值，氧化锌避雷器迅速进入导电状态。
c. 导电状态下，氧化锌避雷器提供了一个低阻抗通路，将过电压引导到地面，保护电力系统的设备免受损害。
d. 一旦过电压消失，氧化锌避雷器会自动恢复到高阻抗状态，等待下一次雷击或过电压事件的到来。
氧化锌避雷器的工作原理可以通过以下几个关键参数来描述：1. 阈值电压（U1）：阈值电压是指氧化锌避雷器进入导电状态的电压阈值。
一般来说，阈值电压越低，氧化锌避雷器对过电压的响应越灵敏。
2. 导通电阻（R1）：导通电阻是指氧化锌避雷器在导电状态下的电阻值。
导通电阻越小，氧化锌避雷器能够更好地将过电压引导到地面。
3. 恢复时间（Trec）：恢复时间是指氧化锌避雷器从导电状态恢复到高阻抗状态所需的时间。
恢复时间越短，氧化锌避雷器能够更快地应对连续的雷击或过电压事件。
4. 额定电流（I1mA）：额定电流是指氧化锌避雷器在导电状态下通过的电流值。
额定电流越大，氧化锌避雷器能够处理更大的雷击或过电压冲击。
需要注意的是，氧化锌避雷器的使用寿命是有限的。
当氧化锌避雷器多次受到雷击或过电压冲击时，其非线性电阻特性会发生变化，导致其工作性能下降。
氧化锌避雷器的工作原理
氧化锌避雷器的工作原理氧化锌避雷器是一种常见的用于保护电力系统设备免受雷电侵害的装置。
它的工作原理基于氧化锌材料的特性和电力系统的工作原理。
1. 氧化锌材料的特性氧化锌是一种半导体材料，具有非线性电阻特性。
在正常工作情况下，氧化锌的电阻较大，惟独在电压超过其击穿电压时，才会发生电流突破，使其电阻急剧减小。
2. 电力系统的工作原理电力系统通常由输电路线、变电站和终端设备组成。
当雷电击中输电路线或者附近地面时，会产生大量的雷电过电压，可能对设备造成损坏。
为了保护设备，需要将这些过电压引入地。
3. 氧化锌避雷器的工作原理氧化锌避雷器通常安装在电力系统的终端设备上。
当雷电过电压作用于避雷器时，避雷器内部的氧化锌材料会发生非线性电阻特性的变化。
当电压超过氧化锌的击穿电压时，氧化锌材料会形成一条低阻抗通路，将过电压引入地。
具体来说，氧化锌避雷器通常由氧化锌片和电极组成。
当电力系统正常工作时，氧化锌片的电阻较大，几乎没有电流通过。
但当雷电过电压作用于避雷器时，氧化锌片的电阻迅速减小，形成一条低阻抗通路，将过电压引入地。
这样，避雷器就起到了保护终端设备的作用。
4. 避雷器的工作状态氧化锌避雷器通常有两种工作状态：正常工作状态和故障状态。
- 正常工作状态：在正常工作情况下，氧化锌避雷器的电阻较大，几乎没有电流通过。
它能有效地将雷电过电压引入地，保护终端设备。
- 故障状态：当氧化锌避雷器长期受到雷电过电压的冲击或者因其他原因导致失效时，避雷器可能无法正常工作。
此时，氧化锌避雷器的电阻急剧减小，无法将过电压引入地，可能会对终端设备造成损坏。
因此，定期检测和维护氧化锌避雷器的工作状态非常重要，以确保其正常工作并及时更换故障的避雷器。
总结：氧化锌避雷器的工作原理基于氧化锌材料的非线性电阻特性和电力系统的工作原理。
当雷电过电压作用于避雷器时，氧化锌材料的电阻急剧减小，将过电压引入地，保护终端设备。
定期检测和维护避雷器的工作状态对于保护电力系统设备免受雷电侵害至关重要。
znr压敏电阻
znr压敏电阻1. 介绍znr压敏电阻（Zinc Oxide Varistor）是一种非线性电阻器件，它能够在一定电压范围内快速变化其电阻值，以保护电路免受过电压的破坏。
znr压敏电阻由氧化锌陶瓷材料制成，具有高分辨率、高灵敏度和快速响应的特点。
2. 结构与原理znr压敏电阻的结构包括两个金属端片和一个氧化锌陶瓷片。
氧化锌陶瓷片是该器件的核心部分，其表面涂有金属导体。
当正常工作时，氧化锌陶瓷片呈现高阻态；当超过器件额定电压时，氧化锌陶瓷片中的结晶粒子会发生定向排列，导致其内部形成导通通道，从而使器件呈现低阻态。
znr压敏电阻的工作原理基于“击穿效应”。
当外加电压超过设定值时，氧化锌陶瓷片中的结晶粒子受到激活，并形成一条导通通道，使电阻急剧下降，以吸收过电压。
当过电压消失时，氧化锌陶瓷片会自动恢复到高阻态。
3. 特性与应用3.1 特性•非线性特性：znr压敏电阻的电阻值随电压的变化呈非线性关系，能够在毫秒级别快速响应。
•宽工作范围：znr压敏电阻可在几伏至几千伏的范围内工作。
•高容量：znr压敏电阻能够承受较大的能量冲击。
•高稳定性：znr压敏电阻具有较高的稳定性和可靠性。
•低功耗：znr压敏电阻在正常工作状态下几乎不消耗能量。
3.2 应用由于其特殊的特性，znr压敏电阻广泛应用于各种领域，包括：3.2.1 电子设备保护znr压敏电阻可用于保护各种类型的电子设备免受过流和过压的损害。
在不同类型的设备中，znr压敏电阻的额定电压和功率需根据具体需求进行选择。
3.2.2 电力系统保护znr压敏电阻可用于保护电力系统中的变压器、发电机和输电设备等。
当系统中出现过电压时，znr压敏电阻能够迅速响应并吸收过电压，避免设备损坏。
3.2.3 通信设备保护znr压敏电阻广泛应用于通信设备中，如电话线路、传输线路和数据接口等。
它能够有效保护通信设备免受雷击、静电放电和突发的过电流等干扰。
3.2.4 汽车电子保护znr压敏电阻在汽车领域中也有着重要的应用。
氧化锌避雷器工作原理
氧化锌避雷器工作原理氧化锌避雷器是一种常用的电力设备，用于保护电力系统中的设备和路线免受雷击伤害。
它的工作原理是基于氧化锌材料的非线性电阻特性和电气击穿特性。
下面将详细介绍氧化锌避雷器的工作原理。
1. 氧化锌材料的特性氧化锌是一种具有非线性电阻特性的材料。
在正常工作条件下，氧化锌的电阻较高，可以阻挡电流通过。
然而，当受到高电压冲击时，氧化锌的电阻会迅速减小，形成一条低阻抗通路，将大部份电流引导到地面上，从而保护电力系统中的设备和路线。
2. 氧化锌避雷器的结构氧化锌避雷器通常由氧化锌元件、绝缘外壳和连接器件组成。
氧化锌元件是氧化锌材料制成的，具有非线性电阻特性。
绝缘外壳用于保护氧化锌元件，防止外界环境对其产生影响。
连接器件用于将氧化锌避雷器与电力系统中的设备和路线连接起来。
3. 氧化锌避雷器的工作过程当电力系统中浮现雷电冲击时，氧化锌避雷器会迅速响应并开始工作。
其工作过程可以分为以下几个阶段：3.1 静态状态在正常工作条件下，氧化锌避雷器处于静态状态，即氧化锌元件的电阻较高，几乎不会有电流通过。
此时，电力系统中的电压稳定在额定值，设备和路线正常运行。
3.2 响应阶段当电力系统中浮现雷电冲击时，系统电压会迅速上升，超过氧化锌避雷器的击穿电压。
在这个阶段，氧化锌元件的电阻迅速下降，形成一条低阻抗通路，将大部份电流引导到地面上。
这样，电力系统中的设备和路线就不会受到雷电冲击的伤害。
3.3 恢复阶段当雷电冲击过去后，电力系统的电压会逐渐恢复到正常值。
在这个阶段，氧化锌元件的电阻也会逐渐恢复到正常值，阻挠电流通过。
这样，电力系统中的设备和路线就可以继续正常运行。
4. 氧化锌避雷器的保护能力氧化锌避雷器具有良好的保护能力，可以有效地保护电力系统中的设备和路线免受雷电冲击的伤害。
其保护能力主要体现在以下几个方面：4.1 高击穿电压氧化锌避雷器具有较高的击穿电压，可以承受较高的电压冲击。
这使得它能够有效地吸收和分散雷电冲击的能量，保护电力系统中的设备和路线。
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氧化锌非线性电阻测试电源系统
氧化锌非线性电阻广泛用于电力系统过压保护和浪涌能量吸收。
研究了一种对其进行测试的电源。
测试电源用容量电抗器来提供非线性电阻测试所需要的浪涌能量。
试验结果表明，测试电源工作可靠，能完成对氧化锌非线性电阻的有效测试。
0 引言
氧化锌非线性电阻是一种压敏电阻器，用于电力系统保护已有30多年的历史了，它具有保护效果好，节能、价廉等一系列优点，因此，在发电机转子过电压保护，剩磁吸收，及避雷器中有着不可替代的保护作用[1][2]。
由于电力系统中感性元件的存在，电力设备中故障电流出现时将导致严重的过电压现象，因此，抑制过电压对设备和操作人员的安全都是极为重要的[3]。
随着我国电力事业的迅猛发展，电网容量不断扩大，发电机的单机容量也越来越大，为保证电网的安全运行，对发电机的快速灭磁，过压保护越来越重要。
ZnO电阻的能容量大，通流性能好，可以起到快速灭磁的作用。
而ZnO电阻结构的均匀程度对其能容量有直接影响，均匀度差会降低其对能量的吸收能力。
测试电源系统就是要模拟ZnO快速灭磁时所吸收的瞬间能量，并监控ZnO电阻的工作情况，得出测试结果和参数。
1 电路基本原理
测试电源由整流、换向、放电三部分组成，如图1所示。
三相交流电通过整流桥对电抗器L进行充电，L充电完成后换向电路（图1中K）动作，使L与整流桥断开并对ZnO非线性电阻放电，完成测试。
电抗器L是整个电源的核心，其合理设计对测试电源的性能有决定性作用。
因此，电抗器设计是测试电源设计的核心。
图1 原理图
2 电抗器L优化设计
原理图中的直流电源由380V三相电整流得到，即
Ud=1.35U2Lcosα（1）
电抗器中存储的能量（即被测电阻阀片的能容量）为
W=(1/2LI2（2）
式中：I为被测电阻阀片的短时间可以承受的电流。
电抗器的电阻为
RL=Ud/I（3）
由式（1）～式（3）可得出设计电抗器所需参数L和RL。
如果以W=20kJ，I=200A，设计电抗器，则由式（1）～式（3）可得L=1H，
RL=2.55Ω。
在设计电抗器的过程中要考虑很多方面的因素，为保证电源满足测试要求，取L>1H，RL<2.4Ω。
我们首先采用矩形截面的设计，经过多次试验后发现，很难满足要求，于是就改用了正方形截面的设计，最终设计出了满足要求的电抗器。
电抗器线圈截面图如图2所示。
图2 电抗器线圈截面图
2.1 导线型号的选取
采用BVR型导线，参数如下：
横截面积S=35mm2；
导线最大外径dm=12.5mm；
导线电阻率ρ=0.0217×10－6Ω·m；
线圈绕制系数K=1.05；
取线圈的轴向层数和径向匝数相等，径向匝数取32匝，故
线圈匝数N=32×32=1024；
轴向高度a=12.5×32×1.05=420mm=0.42m；
径向宽度b=12.5×32×1.05=420mm=0.42m；
线圈内径d1=0.76m；
线圈平均直径d=d1＋b=0.76＋0.42=1.18m；
线圈总长l=πdN=π×1.18×1024=3796m（取3800m）；
线圈电阻R1=ρl/s=0.0217×10－6×3800/35×10－6=2.356Ω。
2.2 检测电感值是否满足要求
电感的计算公式如下：
L=N2dΦ（4）
式中：Φ为由线圈结构决定的系数，可从电感计算手册中查得Φ=16.26；
N为线圈匝数；
d为线圈的平均直径；
μ0为空气的导磁率，它的值是4π×10－7。
则线圈电感为
L=N2dΦ=×10242×1.18×16.26×10－7=1.006H，
线圈电感满足要求。
3 换向电路原理
换向电路如图3所示，要求当电抗器L充电完成后即直流侧电流达到I时，切断主电路，让电抗器对氧化锌电阻阀片放电。
换向电路中采用LC振荡电路反向阻断晶闸管的办法。
图3 换向电路电路图
当L充电完成之后，通过二次侧的逻辑控制使继电器ZJ动作，V3关断，V2导通，此时正向电流存在V1仍导通，L1与C所组成的振荡电路开始振荡，电容C开始通过L1放电，其电流方向与主电路电流相反，当流过V1的电流值降为0时，V1将被强制关断，换向过程结
束。
这就要求C要先于L完成充电。
由于电抗器L时间常数τL=L/RL，充电时间t≈4τL。
则电容器C时间常数取
τC=τL/4=R1C。
为保证振荡电路可靠阻断主电路，其峰值振荡电流取1.5I，即
ImL1C=Ud/ωL1
振荡电路频率ω=1/
L1=CUd2/ImL1C2
图3中R5是一个对主电路进行过压保护的氧化锌非线性电阻，其电压等级高于待测电阻。
待测非线性电阻故障时，R5可限制电抗器两端的高电压。
4 试验
为验证上述测试电源系统的可行性，进行了试验，试验电路参数如下：
1）被测氧化锌电阻阀片能量W=20kJ；
2）测试电源直流侧电流I(>=200A；
3）电抗器的电气参数L(>=1H，RL(<=2.55Ω；
4）换向电路L1=0.43mH，C=150μF，R1=550Ω。
试验表明，直流侧电流达到200A时，交流侧电流幅值为245A，据此整定交流侧的电流互感器，使电流继电器动作，控制电路驱动继电器ZJ动作，L1C振荡电路开始强制换向。
测试表明电容C先于L完成充电，并且其反向振荡电流可以强制关断晶闸管，断开主电路，强制换向能够顺利进行，使电抗器能量注入氧化锌非线性电阻阀片，可以完成测试。
图4为换向电流图。
图5为电抗器电流图。
图4 换向电流图
图5 电抗器电流图
5 结语
经过试验，此电源达到了测试氧化锌非线性电阻器的要求，测试结果与计算比较吻合，通过调整参数，可调节系统的工作情况。
该测试系统切实可行，结构合理简单。