【摘要】：氧化鋅避雷器具有良好的非線性性能,在遭受操作過(guò)電壓和雷電過(guò)電壓時(shí)能夠快速動(dòng)作防止設(shè)備被干擾,已被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)和鐵路系統(tǒng)當(dāng)中。由于高速列車運(yùn)行工況復(fù)雜,車載避雷器長(zhǎng)期受到惡劣天氣、頻繁振動(dòng)、雷擊和升降弓等因素影響,最終導(dǎo)致其受潮老化和伏安性能下降。因此,準(zhǔn)確及時(shí)地評(píng)估車載避雷器老化狀態(tài)對(duì)鐵路系統(tǒng)的安全運(yùn)營(yíng)具有重要意義。首先,測(cè)量了車載避雷器的直流參考電壓(1mA)、泄漏電流和全電流等傳統(tǒng)特征參量,分析了傳統(tǒng)方法的局限性。然后測(cè)量了不同運(yùn)營(yíng)里程車載避雷器的介電頻譜,發(fā)現(xiàn)隨著運(yùn)營(yíng)里程的增加,復(fù)介電常數(shù)實(shí)部ε′和虛部ε′′在低頻區(qū)域(10~(-3)~10~0Hz)增加明顯,而在中高頻區(qū)域(10~0~10~3Hz)變化并不明顯,且該兩個(gè)參數(shù)的數(shù)量級(jí)較大。其次,為進(jìn)一步研究車載避雷器內(nèi)部的馳豫過(guò)程,分析車載避雷器的組成結(jié)構(gòu),其主要由氧化鋅壓敏電阻、環(huán)氧云母套筒和硅橡膠護(hù)套構(gòu)成,研究該三種材料的介電頻譜發(fā)現(xiàn),氧化鋅壓敏電阻是引起車載避雷器巨介電常數(shù)的主要原因。因此,本文研究了沖擊次數(shù)對(duì)氧化鋅壓敏電阻馳豫過(guò)程的影響,采用帶直流電導(dǎo)的多馳豫Harvriliak-Negami(H-N)模型擬合分析其介電頻譜。通過(guò)雙馳豫H-N模型擬合常溫下的介電譜發(fā)現(xiàn),其中存在α馳豫過(guò)程和β馳豫過(guò)程,其對(duì)應(yīng)的活化能約為0.68eV和0.34eV,對(duì)應(yīng)著非本征晶間相(ZnO-Bi_2O_3-ZnO)缺陷馳豫和本征氧空位缺陷馳豫,α馳豫強(qiáng)度Δε_(tái)α隨沖擊次數(shù)的增加而小幅增強(qiáng)。而β馳豫過(guò)程不受沖擊老化的影響;在擬合高溫下(393K)的介電頻譜時(shí)新發(fā)現(xiàn)γ馳豫過(guò)程,其活化能約為0.73eV,對(duì)應(yīng)著非本征晶界面(ZnO-ZnO)缺陷馳豫,隨著老化程度的加深,馳豫強(qiáng)度Δε_(tái)γ、形狀參數(shù)γ_α增大,馳豫時(shí)間τ_γ和活化能減小;直流電導(dǎo)σ_(DC)隨著沖擊次數(shù)的增加而變大,其對(duì)應(yīng)的活化能約為0.72eV,隨著沖擊次數(shù)的增加而減小。最后,通過(guò)引入帶直流電導(dǎo)的雙馳豫Havriliak-Negami(H-N)模型分析車載避雷器介電頻譜,研究發(fā)現(xiàn),在所測(cè)頻率范圍內(nèi),車載避雷器存在α馳豫過(guò)程和β馳豫過(guò)程,分別對(duì)應(yīng)著非本征晶間相(ZnO-Bi_2O_3-ZnO)缺陷馳豫和非本征晶界面(ZnO-ZnO)缺陷馳豫;隨著老化時(shí)間的增加,α馳豫過(guò)程的馳豫時(shí)間τ_α逐漸減小,β馳豫過(guò)程的馳豫強(qiáng)度Δε_(tái)β不斷增加,形狀參數(shù)α_β呈增大趨勢(shì),而β_β呈減小趨勢(shì);氧化鋅避雷器直流電導(dǎo)活化能和β馳豫活化能隨老化時(shí)間增加而減小。通過(guò)對(duì)比分析氧化鋅壓敏電阻和車載避雷器介電頻譜和馳豫過(guò)程解釋了車載避雷器的老化機(jī)理,同時(shí)提出一種基于頻域介電響應(yīng)法的車載避雷器老化狀態(tài)的評(píng)估思路。
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U463.6

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2803523