氧化锌非线性电阻测试电源系统.docx

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=1.35U2Lcos“(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=20kJI=200A,设计电抗器，则由式（1）〜式（3）可得L=1H,RL=2.55Qo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<2.4Qo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p=0.0217XW6Q•叫线圈绕制系数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=32X32=1024;轴向高度a=12.5>32X1.05=420mm=0.42m;径向宽度b=12.5>32X1.05=420mm=0.42m;线圈内径d1=0.76m;线圈平土匀直径d=d1+b=0.76+0.42=1.18m;线圈总长l=兀dN=TtX1.18X1024=3796#3800m）;线圈电阻R1=pl/s=0.0217X4（6X3800/35X10—6=2.356Qo2.2 检测电感值是否满足要求电感的计算公式如下：①=16.26;L=^?N2d①（4）式中：①为由线圈结构决定的系数，可从电感计算手册中查得N为线圈匝数;d为线圈的平均直径;科0为空气的导磁率，它的值是47tx107。

则线圈电感为L=^N2d①;9x10242X1.18M6.26¥0—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°L=L/RL,充电时间t=4aL则电容器C时间常数取tC=tL/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/coL1振荡电路频率3=1/屈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(<=2.55Q;4)换向电路L1=0.43mH,C=150。

R1=550Q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。