氧化鋅非線性電阻測試電源系統(tǒng)
氧化鋅非線性電阻廣泛用于電力系統(tǒng)過壓保護和浪涌能量吸收。研究了一種對其進行測試的電源。測試電源用容量電抗器來提供非線性電阻測試所需要的浪涌能量。試驗結(jié)果表明,測試電源工作可靠,能完成對氧化鋅非線性電阻的有效測試。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/180084.htm關鍵詞:非線性電阻;測試電源;能容量
0 引言
氧化鋅非線性電阻是一種壓敏電阻器,用于電力系統(tǒng)保護已有30多年的歷史了,它具有保護效果好,節(jié)能、價廉等一系列優(yōu)點,因此,在發(fā)電機轉(zhuǎn)子過電壓保護,剩磁吸收,及避雷器中有著不可替代的保護作用[1][2]。由于電力系統(tǒng)中感性元件的存在,電力設備中故障電流出現(xiàn)時將導致嚴重的過電壓現(xiàn)象,因此,抑制過電壓對設備和操作人員的安全都是極為重要的[3]。隨著我國電力事業(yè)的迅猛發(fā)展,電網(wǎng)容量不斷擴大,發(fā)電機的單機容量也越來越大,為保證電網(wǎng)的安全運行,對發(fā)電機的快速滅磁,過壓保護越來越重要。
ZnO電阻的能容量大,通流性能好,可以起到快速滅磁的作用。而ZnO電阻結(jié)構(gòu)的均勻程度對其能容量有直接影響,均勻度差會降低其對能量的吸收能力。測試電源系統(tǒng)就是要模擬ZnO快速滅磁時所吸收的瞬間能量,并監(jiān)控ZnO電阻的工作情況,得出測試結(jié)果和參數(shù)。
1 電路基本原理
測試電源由整流、換向、放電三部分組成,如圖1所示。三相交流電通過整流橋?qū)﹄娍蛊鱈進行充電,L充電完成后換向電路(圖1中K)動作,使L與整流橋斷開并對ZnO非線性電阻放電,完成測試。電抗器L是整個電源的核心,其合理設計對測試電源的性能有決定性作用。因此,電抗器設計是測試電源設計的核心。
圖1 原理圖
2 電抗器L優(yōu)化設計
原理圖中的直流電源由380V三相電整流得到,即
Ud=1.35U2Lcosα(1)
電抗器中存儲的能量(即被測電阻閥片的能容量)為
W=(1/2)LI2(2)
式中:I為被測電阻閥片的短時間可以承受的電流。
電抗器的電阻為
RL=Ud/I(3)
由式(1)~式(3)可得出設計電抗器所需參數(shù)L和RL。
如果以W=20kJ,I=200A,設計電抗器,則由式(1)~式(3)可得L=1H,RL=2.55Ω。
在設計電抗器的過程中要考慮很多方面的因素,為保證電源滿足測試要求,取L>1H,RL2.4Ω。我們首先采用矩形截面的設計,經(jīng)過多次試驗后發(fā)現(xiàn),很難滿足要求,于是就改用了正方形截面的設計,最終設計出了滿足要求的電抗器。電抗器線圈截面圖如圖2所示。
圖2 電抗器線圈截面圖
2.1 導線型號的選取
采用BVR型導線,參數(shù)如下:
橫截面積S=35mm2;
導線最大外徑dm=12.5mm;
導線電阻率ρ=0.0217×10-6Ω·m;
線圈繞制系數(shù)K=1.05;
取線圈的軸向?qū)訑?shù)和徑向匝數(shù)相等,徑向匝數(shù)取32匝,故
線圈匝數(shù)N=32×32=1024;
軸向高度a=12.5×32×1.05=420mm=0.42m;
徑向?qū)挾萣=12.5×32×1.05=420mm=0.42m;
線圈內(nèi)徑d1=0.76m;
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