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        公司動態

        大能容氧化鋅滅磁電阻

        文字:[大][中][小] 2016-3-21    瀏覽次數:3309    

        [摘  要]:本文通過對SiC非線性電阻和ZnO非線性電阻兩種吸能元件的性能比較,指出了SiC電阻存在的問題,介紹了大能容ZnO電阻的技術優點以及適用于大型機組的情況。

          [關鍵詞]  大能容;碳化硅;氧化鋅;大型機組
          1、 前言
          隨著我國電力產業的發展,電站單機容量越來越大。特別是大型水輪發電機組的快速發展,這些大型機組能否可靠快速地滅磁,保護發電機轉子的絕緣越發顯得重要。滅磁的快速性是滅磁保護的一個重要指標,尤其對水電機組。在快速滅磁的同時,轉子電流迅速下降,會產生危及轉子安全的過電壓,因此,限制過電壓值,保護轉子絕緣安全是滅磁保護的又一項重要指標。能否安全、可靠地快速滅磁并有效地限制轉子兩端的過電壓,保護發電機的安全,耗能元件選擇至關重要。

          當今,大型機組的滅磁電阻基本都是采用碳化硅和氧化鋅壓敏電阻,而目前國內使用的氧化鋅壓敏電阻主要是小規格的φ88電阻片??凭酃咀鳛殚L期開發生產氧化鋅滅磁電阻的廠家,一直致力于開發研究氧化鋅壓敏電阻的應用技術,現在開發出直徑φ156的大能容壓敏電阻,下面對這2種規格的壓敏電阻和碳化硅電阻的主要性能做一簡單的比較。

          2.SiC在滅磁應用中存在的問題
          無論對引進滅磁系統的改造還是對現有運行中滅磁系統的試驗研究,SiC作為發電機滅磁與過電壓保護吸能元件時,都存在以下問題:
          (1)SiC自身不具備限壓特性,但SiC又易產生過電壓灼弧以致擊穿,所以必須限制使用SiC的電壓范圍。
          (2)通過每一SiC閥片的電流不能過大,應有相應的電流限制,包括閥片的能容量也有能量灌入時間限制。例如Power Dvelopment LTD.產品說明中就明確規定,閥片必須在5s區間內吸收規定的標稱能容量,如閥片的能容量是20kJ,它必須用5s吸收20kJ能量,如果縮短吸能時間,閥片會損壞,原因在于SiC不能承受高的di/dt沖擊。
          (3)單片SiC滅磁電阻的最大電流確認為500A,設計允許值選用250A;單片SiC滅磁電阻的最大允許電壓為6000V。
          (4) 單片SiC滅磁電阻的允許溫度,確認105℃為長期運行溫度,160℃為允許最大溫度,250℃為破壞溫度。
          3.大能容ZnO壓敏電阻的技術特點
          3.1大能容壓敏電阻的外形尺寸
          安徽時代科聚電氣公司利用自身多年研究氧化鋅壓敏電阻技術及其應用的經驗和生產制造平臺,成功地開發出了大能容高規格的氧化鋅壓敏電阻,該壓敏電阻的規格尺寸為:Φ156(32)×12.5mm的環形電阻片。
          該壓敏電阻安裝使用方便,可以根據機組大小進行相應的配置結構尺寸。
          3.2 大能容氧化鋅壓敏電阻的技術參數
          大能容氧化鋅壓敏電阻片具有良好伏安特性、通流容量和低殘壓等優點,具體技術參數如下:
         ?。?)U-I特性公式
          大能容氧化鋅壓敏電阻的U-I特性      U=(420-486)*I0.027
         ?。ㄗⅲ禾蓟鑹好綦娮璧腢-I特性            U=(29-40)*I0.4)
          (2)單片ZnO壓敏電阻片的通流容量
          標稱能容量:130kJ     額定能容量:100kJ    最大能容量:160kJ
          (3)殘壓比
          200A下殘壓比 k=U200A/U10mA≤1.35
          500A下殘壓比 k=U500A/U10mA≤1.42
          4.大能容壓敏電阻的能量考核試驗
          隨意抽取大能容氧化鋅壓敏電阻3片,進行90次的能量連續沖擊考核試驗,試驗結果符合要求。
          4.1試驗要求
          沖擊試驗能量≥100kJ,試驗間隔為電阻片冷卻至室溫;
          測試每次試驗前后的壓敏電壓和泄漏電流;
          測試每次試驗后壓敏電阻的表面溫度(3分鐘以內);
          錄取每次試驗的波形和伏安特性曲線。
          4.2試驗數據
         ?。?)在每次試驗結束時用紅外測溫對電阻片進行表面溫度的測試,在每次90次的100KJ能量沖擊中,最高表面溫度為89.9度,溫升僅為71.5K。
          為了進一步驗證考核這種大能容氧化鋅壓敏電阻的能量壽命,我們在XS01號進行了90次100KJ的能量沖擊后,我們又對該電阻片進行了130KJ的沖擊能量試驗。
          5.結論
          大能容的氧化鋅壓敏電阻具有優異的伏安特性,殘壓比小。沒有電流的限制而SIC則最大通流500A,實際應用基本都在100A左右。在吸能100KJ情況下溫升才80K左右,溫升低,同時采用環形結構,減少了安裝空間。單片能容量高達130KJ,遠遠高于同等規格的碳化硅能量(75KJ)。串并聯難的問題早已解決,國產ZnO價格遠低于進口SiC;從單位能量密度看,ZnO體積小于SiC,只是從安全考慮加串保險熔絲,才使布置空間稍大,正因為如此,滅磁保護的安全可靠性得到了進一步的提升。因此,我們認為無論中小型機組,特別是大型機組選用大能容的ZnO非線性電阻是非常適宜的。
          [參 考 文 獻]
          [1]馮士芬等 《SiC與高能型ZnO非線性電阻在滅磁與過電壓保護方面的應用 》大電機2005NO5
          [2] 彭 輝    《滅磁吸能元件的分析比較》
          [3]  NON LINEAR VOLTAGE DEPENDENT DISCHARGE RESISTORS By Power Development Co.Ltd[S].
          [4]安徽時代科聚《大規格高能量氧化鋅壓敏電阻器》安徽省電子產品監督檢驗所 皖電檢所字206號
          [5]李自淳等 《百萬千瓦汽輪發電機滅磁兼過電壓保護研究》大電機2006 NO 4
          [6]彭輝等《氧化鋅壓敏電阻均能配片》上海大中型電機 2006 NO 1

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