基于SOA的氧化锌电阻片老化试验系统的研究与实现

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关于高性能氧化锌电阻片的研究进展探究

关于高性能氧化锌电阻片的研究进展探究作者：陈光明来源：《现代经济信息》2016年第15期摘要：近年来，随着我国社会经济的发展，电力的应用日益广泛，避雷器作为电力系统中的重要组成部分，对其关键组件氧化锌电阻片的要求也也越来越严苛。

本文叙述了氧化锌电阻片三个方面的研究进展，包括其导电原理、劣化机理和制造工艺。

关键词：氧化锌电阻片；导电原理；劣化机理；制造工艺中图分类号：O4-0 文献识别码：A 文章编号：1001-828X（2016）015-000-02一、ZnO电阻片的导电原理研究进展氧化锌电阻阀片的导电原理属于基础理论研究，国内外对于氧化锌压敏陶瓷的研究时间长达三十年，期间，取得了丰硕的研究成果。

表1列出了ZnO电阻阀片导电原理的研究状况。

上个世纪五六十年代，日本率先研究氧化锌压敏电阻片导电原理，到目前为止，雪崩击穿原理、Schottky原理和两步传输理论被比较广泛地提及和应用。

雪崩击穿原理，取“雪崩”之名，在于强调其如雪崩一样绵绵不绝。

当单个电子从阴极走向阳极时，在电场强度足够大的情况下，单个电子与晶体原子相互碰撞，产生新的电离子，然后这两个电子在走向阳极的过程中又与其他晶体原子相撞，产生其他电子，循环下去，电子就会像雪崩似的绵绵不绝地增加。

这个原理与中国道家的“道生一，一生二，二生三，三生万物”相似。

Schottky势垒原理研究者很多，也被大多数人广为接受。

图2为金属与n型半导体形成的肖特基势垒图。

肖特基势垒指的是拥有整流特性的金属-半导体接触，它与具有欧姆接触的绝缘层的空间限制电流不同，空间限制电流不具有整流性。

这项原理的应用技术在氧化锌电阻片的保护和稳压功能方面具有很好的效用。

两步传输理论的基础是双耗尽层模型，它强调电子分两步进行的传输。

第一步的传输途经是由氧化锌晶粒到界面层，第二步的途经是由界面层传到其他的晶粒。

与普通半导体导电不同，这种导电方式是双向的，不受正负电极约束，其优点是可以承受较大电流密度的电流冲击，响应速度纳秒级，可以实现通断时间与过电压或者雷电冲击时间同步，这一显著优势奠定了氧化锌电阻片在高低压输电线路、电站、及其它电气设备最为经济实用的保护地位，这个理论目前仍在不断研究中。

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。

氧化锌非线性电阻老化剖析　

氧化锌非线性电阻老化剖析张　敬　王桥智　孙晓波　马明叶（中国长江电力股份有限公司白鹤滩水力发电厂）摘　要：氧化锌非线性电阻在使用过程中会出现性能渐变老化甚至热崩溃的问题，本文分析了导致氧化锌非线性电阻老化的两种机理及相关因素，详细论述了老化造成的安全隐患，并推荐了老化检测方法。

关键词：氧化锌；热崩溃；直流老化；交流老化；老化检测方法0　引言避雷广泛使用的高场强的氧化锌非线性电阻，只需承受短时（8～20µs）过电压及大电流（5kA），只进行2ms方波能量测试，不能接受持续时间的能量冲击，也就不适合发电机励磁系统中的灭磁及过电压保护。

上世纪70年代，中科院等离子所开始研发低场强的高能氧化锌电阻用于船舶等军工行业。

当时受碳化硅灭磁电阻国产化的技术限制，利用高能氧化锌电阻具有能容大、残压比小、灭磁快等优点，遂将其应用于发电机励磁系统的灭磁和过电压保护，开始大范围应用于中小型水轮发电机组。

氧化锌灭磁电阻并联于发电机转子绕组两端，励磁系统正常运行时，转子绕组两端电压较低，通过氧化锌非线性电阻的漏电流小于100A，这样小的电流不会导致氧化锌非线性电阻损坏。

当事故灭磁时，灭磁开关拉弧建压，达到氧化锌非线性电阻动作阈值后，电压基本维持不变，随着电流增大电阻值逐渐减小，残压比U100A /U10mA小于1.4，转子电流快速转移到氧化锌非线性电阻中消耗，达到快速灭磁的目的。

国内中、小型水电站大多使用氧化锌非线性电阻作为发电机励磁灭磁电阻。

随着使用时间的增加，氧化锌非线性电阻性能会渐变老化，吸收能量的能力降低。

极端情况下，有的支路形成了热崩溃，甚至击穿烧毁。

目前常采用每个支路串联快速熔断器的措施来防止氧化锌非线性电阻击穿后造成回路短路，却又造成组件体积较大，使氧化锌的应用受到了限制。

为何氧化锌非线性电阻在使用过程中会出现这种现象呢？本文从氧化锌的机理来进行一些分析。

1　氧化锌非线性电阻的机理特性氧化锌非线性电阻是基于氧化锌材料为主，辅以氧化铜、氧化铋、氧化钴、氧化锰等少量其他金属氧化物添加剂，通过研磨、喷雾造粒、成形、烧结等工艺制作而成。

氧化锌压敏电阻老化过程中非线性系数变化的研究_杨仲江

第30卷第9期电子元件与材料V ol.30 No.9 2011年9月ELECTRONIC COMPONENTS AND MATERIALS Sep. 2011氧化锌压敏电阻老化过程中非线性系数变化的研究杨仲江1，张枨1，柴健1，李祥超1，汝洪博2（1. 南京信息工程大学雷电科学与技术系，江苏南京 210044；2. 湖州市防雷中心，江苏湖州 313000）摘要: 根据氧化锌压敏电阻（MOV）的非线性特征，结合双肖特基（Schottky）势垒理论和氧化锌陶瓷在小电流区的导电机制，提出了氧化锌压敏电阻老化劣化过程中必然伴随着非线性系数α的变化的结论。

针对一种型号的MOV，通过大量实验数据分析得出：在不同老化劣化实验条件下，MOV的非线性系数α均随劣化程度的增加而呈下降趋势；在标称电流I n冲击下，α值随冲击次数近线性下降。

经实验论证，非线性系数α对评价MOV的老化劣化程度具有一定的参考价值。

关键词:氧化锌压敏电阻；非线性系数；老化劣化；肖特基势垒中图分类号: TM23 文献标识码:A 文章编号:1001-2028（2011）09-0027-04Research on the varying of nonlinear coefficient during thedegradation of ZnO varistorYANG Zhongjiang1, ZHANG Cheng1, CHAI Jian1, LI Xiangchao1, RU Hongbo2(1. The Department of Lightning Science and Technology, Nanjing University of Information Science and Technology,Nanjing 210044, China; 2. Huzhou Lighting Protection Center, Huzhou 313000, Jiangsu Province, China)Abstract: The process of the degradation of ZnO varistor is necessarily accompanied with the varying of nonlinear coefficient α, which is based on the double Schottky barrier theory, the electrical conduction mechanism of the zinc oxide ceramic in the low current range and the nonlinear characteristics of ZnO varistor. By the experiments on the same type of MOV, the results indicate that the nonlinear coefficient α of MOV decreases with the increasing of degradation degree in different experimental conditions, and the αvalue decreases in line shape with the increasing of impact cycles by the experiment under the impact of the nominal current I n. The nonlinear coefficient α has a valuable reference for the estimation of the degradation degree of MOV.Key words: ZnO varistor; nonlinear coefficient; degradation; Schottky barrier氧化锌压敏电阻片因其良好的非线性特性和大电流吸收能力，现在已被广泛应用于大型电气设备、电力系统、低压电源系统和信息系统的电涌防护中，其性能的好坏直接影响着安全保护的效果[1-4]。

氧化锌压敏电阻老化机理再探索

氧化锌压敏电阻老化机理再探索张俊峰1 ，夏波1，孙丹峰2摘要：本文在已有的压敏电阻老化机理的基础上，作了进一步的假设，提出另外两个老化因素。

一个是在高电场下晶界的逆压电效应和电致伸缩效应的不可逆部分，另一个是大电流冲击下晶界温度骤升骤降引起的热冲击。

关健词：老化机理电致伸缩应变不可逆晶界热冲击滞后效应1 引言氧化锌压敏电阻器由松下公司发明并于1968年量产化以来，关于其在连续工作电压下和脉冲冲击下的老化特性及老化机理作了很多的研究[1~3,7]。

目前被普遍认可的是晶界离子迁移说（填隙锌离子、氧空位、铋离子等），晶界离子迁移导致晶界势垒畸变降低，压敏电压降低，漏电流变大，非线性降低。

①连续直流电压和单极性脉冲电流作用时，晶界离子迁移引起正偏肖特基势垒降低比反偏肖特基势垒降低多，与施加电场方向相反变化大，正向变化小，不对称变化明显；②连续交流电压作用时，两个方向的肖特基势垒降低程度相当，不对称变化不明显。

虽然现有的老化机理能够解释得比较充分，但它并不能解释全部现象。

如压敏电压的变化并不总是负变化，在连续电压施加的过程中，压敏电压的变化趋势是先高后低；单极性脉冲电流施加时，施加幅值小、次数少的情况下，压敏电压两个方向都是正变化，施加幅值高、次数多的情况下，压敏电压才呈负变化等等。

本文从实验出发，提出影响压敏电阻老化的补充假设，以图完善压敏电阻的老化机理。

2 实验2.1 直流加电试验10只规格为10D471的压敏电阻器，放入85℃±2℃恒温箱中，施加385V ± 2V 和直流工作电压，其中5只施加时间500h，另外5只连续施加1000h，最后放入室温恢复2h。

试验前后用CJ0001压敏电阻直流参数测试仪测量压敏电压V1mA，计算试验前后压敏电压的变化率。

2.2 单极性脉冲电流冲击试验取175只规格为14D561的压敏电阻器，用MYC-3型压敏电阻直流参数测试仪测量每一只的压敏电压、电压比和漏电流。

zno 电阻片劣化机理研究现状

zno 电阻片劣化机理研究现状文档下载说明Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document zno 电阻片劣化机理研究现状can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!ZnO电阻片是一种重要的电子元件，在许多电子设备和电路中发挥着关键作用。

然而，与任何其他电子元件一样，ZnO电阻片也会受到各种因素的影响，导致其性能劣化。

为了确保设备的可靠性和长期稳定性，对ZnO电阻片的劣化机理进行研究至关重要。

在本文中，我们将探讨当前关于ZnO电阻片劣化机理的研究现状。

1. 电压应力导致的劣化。

ZnO电阻片在实际应用中通常会受到电压的应力，这可能是由于过电压或过电流引起的。

(2023)氧化锌电阻片抗老化剂生产建设项目可行性研究报告(一)

(2023)氧化锌电阻片抗老化剂生产建设项目可行性研究报告(一)氧化锌电阻片抗老化剂生产建设项目可行性研究报告项目背景氧化锌电阻片是一种广泛应用于电子、通讯以及工业自动化等领域的重要元件，其性能稳定性直接关系到使用效果与寿命的长短。

然而由于氧化锌电阻片长期处于高温、高湿、高氧等恶劣环境中，其容易产生老化现象，导致使用寿命受到限制。

项目意义为解决氧化锌电阻片老化问题，本项目旨在研发生产一种抗老化剂，通过将该抗老化剂与氧化锌电阻片进行共混制备，从而提高氧化锌电阻片的稳定性和寿命，满足市场对于高性能、高质量电子元器件的需求。

项目规划1.项目目标本项目的目标是建立一套生产工艺和技术标准，能够实现从原料配比、抗老化剂制备、氧化锌电阻片制备到成品检测等全流程的自动化生产，实现每年生产抗老化剂200吨和氧化锌电阻片5,000万片的目标。

2.市场前景随着科技的发展和应用领域的扩大，氧化锌电阻片在电子、通讯、工业自动化等领域的需求极为广泛，市场空间非常庞大。

3.投资及收益分析本项目总投资为2.8亿元，预计年产值可达4亿元，年纳税额预计达到6000万元，具有较高的收益性和投资回报率。

项目实施方案1.原材料采购本项目的原材料主要包括氧化锌、氯化锌、柠檬酸、高锰酸钾等物质。

2.抗老化剂制备将氯化锌、柠檬酸等材料按照一定比例混合成抗老化剂，采用搅拌加热方式进行制备。

3.氧化锌电阻片制备将抗老化剂与氧化锌粉末按照一定比例混合均匀，再将混合物压制成板坯，进行烧结得到成品氧化锌电阻片。

4.自动化生产通过采用PLC等工控设备和无人值守自动化生产线，实现生产全过程的自动化生产，提高生产效率和产品质量。

项目风险控制本项目可能存在以下风险：1.原材料价格波动通过与多个供应商签订长期合同，确保原材料的稳定供应。

2.技术难度项目组将组织专业技术人员进行研究和技术攻关，确保项目的技术难度得到充分攻克。

3.销售风险通过与多家客户签署长期合作协议，稳定市场需求，降低销售风险。

MOV自动老化测试系统

MOV自动老化测试系统
姚学玲;陈景亮
【期刊名称】《高电压技术》
【年(卷),期】2001(27)6
【摘要】研制了一种氧化锌电阻片试品老化的全程自动测试系统 ,它采用windows环境下的可视化编程技术 ,可巡回检测各试品、记录老化试验时间。

【总页数】2页(P57-58)
【关键词】氧化锌避雷器;氧化锌电阻片;自动老化测试系统;MOV
【作者】姚学玲;陈景亮
【作者单位】西安交通大学
【正文语种】中文
【中图分类】TM862
【相关文献】
1.本安电源的自动测试老化系统设计 [J], 游青山
2.基于PLC的点火线圈老化测试自动线控制系统 [J], 杨传花;周建华
3.LED灯具在线老化自动测试系统设计 [J], 蔡俊涛;张沛强;翁纪钊
4.OCXO老化测试自动筛选系统设计 [J], 于亚静
5.一种MOS管自动功率老化测试系统的设计 [J], 杨修杰; 尹保来; 肖鹏; 刘浩峰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

氧化锌非线性电阻老化剖析

氧化锌非线性电阻老化剖析
张敬;王桥智;孙晓波;马明叶
【期刊名称】《电气技术与经济》
【年(卷),期】2024()4
【摘要】氧化锌非线性电阻在使用过程中会出现性能渐变老化甚至热崩溃的问题,本文分析了导致氧化锌非线性电阻老化的两种机理及相关因素,详细论述了老化造成的安全隐患,并推荐了老化检测方法。

【总页数】3页(P345-347)
【作者】张敬;王桥智;孙晓波;马明叶
【作者单位】中国长江电力股份有限公司白鹤滩水力发电厂
【正文语种】中文
【中图分类】G63
【相关文献】
1.高能正温度系数电阻与氧化锌非线性电阻在灭磁装置中的应用
2.氧化锌压敏电阻老化过程中非线性系数变化的研究
3.氧化锌非线性电阻冲击老化破坏机理
4.氧化锌非线性电阻冲击老化机理的研究
5.基于修正Cole-Cole模型的氧化锌压敏电阻老化状态评估
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ｈｍｃｉｌａｐｉｔｎｓｏｔｈｙｔｈｏｅｍｅｔｈｒｍｉｇｆｘｔｇｓｓｅ，ｉｔｇａｅｈｏｈｒＴｅｐｔａｐｌａｏｈｗｔａｅｓｓｍａｖ￣ｏｅｓｏｔｏｎｓｏｅｅｓｎｙｔｍｓｎｅｒｔｄｗｔｔｅｅｃｉｈｔｅｓｈｃｈｔｉｉｉ
ＡｂｔａｔｈｘｓｉｇＺＯＶｒｔｒＡｉｓｙｔｍｓｈｖｏｌｗｎｒｂｅ：ｉｌｃｓｗｏｅｍｏｏｈｒｃｓｆｓｒｃ：Ｔｅｅｉｔｎａｉｏｇｎｔｔｓｅａｅｆｌｉｇｐｏｌｍｓｔａｋｈｌｎｓｇｅｓｏｍｔｒｉｔｅｐｏｅｓｏｎ
设计并实现了基于ＳＡ的氧化锌电阻片老化试验系统，服已有系统的缺点，免了信息孤岛。Ｏ克避
关键词：Ｏ氧化锌电阻片；ＳＡ；老化试验中图分类号：Ｐ３３０Ｔ９．９文献标识码：Ａ文章编号：６２— ３２２１）３— ３３— ４１７７１（０１００１０
唐善成
（西安科技大学通信与信息工程学院，陕西西安７０５）１０４
摘
要：现有氧化锌电阻片老化试验系统存在对试验过程无法全程监测，是孤立的计算机系统，形成了信息孤岛等
缺点。为了克服这些缺点，文章分析了氧化锌电阻片老化试验原理和ＳＡ、ＳＯＥＢ基本理论，基于ＳＡ的防雷器件测Ｏ试与试验系统的体系结构，就该系统一部分的氧化锌电阻片老化试验系统的体系结构、组成接口和通信协议等。
ＲｅｅｒｈｏＯＡ－ａｅＯｒｓｏｉｇＴｅｔＳｓｅｓａｃｎＳｂｓｄＺｎＶａｉｔｒＡｇｎｓｙｔｍ
ＴＡＮＧｈｎｃｅｇＳａ．ｈｎ ’ ＵｉｒｔｏＳｉｃｎｅｈｏｏｙ ’，７０５Ｃｉ）ｃｆｆＣｍｕｉｉｎｆｒａｉ，帆ｎｅｓｙｆｃｎｅｄＴｃｎｌ，Ｑ１０４，ｈｎｆａｏｎｏｖｉｅａｇｆｔａ
避雷器老化试验有关的研究，了不少成果，取得主要
ｆｅ，ｏｍｕｉｔｎｐｔｏ；ｉｌ，Ｏａｅｎａｓｒｇｇｔｔｙｔａｅｎｄｓｎｄｉｐｅｅｔ．ａｓｃｍｎｃｉｒｏｌＦｎｌＳＡｂｄＺＯＶｒｔｉｓｓｓｍｓｓｂｅｅｉｅａｌｎｄｃａｏｏｃｓａｙｓｉｏＡｎｅｅｈｇｄｎｍｍｅ
１引言
氧化锌避雷器已广泛用于高低压电力系统、电气设备和电子电路中，长期运行稳定性是人们最其
２０／ＩＣ６０９— １９，００Ｅ０９４：９１该标准中“ ．．８６２加速老
化程序 ” 定了老化试验的基本要求和试验方规法 ‘ 。目前，２Ｊ国内有一些研究人员展开了与氧化锌
ｔｓ；ｔｅｃｍｐｔｒｓｓｅｒｏａｅｅｔｈｏｕｅｙｔｍｓ８ｅｉｌｔｄ，ｆｒｎｆｒａｉｎｉａｄ．Ｉｒｅｏｒｅｐｂｅ，ｆｓｙ，ｉｐｐｒａａｓｏｍｉｇｉｏｎｍｔｌｎｓｎｏｄｒｔｓ］ｅｔｒｌｍｓｉｔｔｓａｅ・ｏｓｏｈｏｒｌｈｎｌｚｓＺＯｒｓｒＡｇｎｓｒｎｉｌｓａｄＳｙｅｎＶａｉｔｉｇｔｔｉｃｐｅＯＡ，ＥＢｂｓｃｔｅｒ；ＳｃｎｌｈｉｐｐｒａａｙｅｅＳｏｅｐｎＳａｉｈｏｙｅｏｄｙ，ｔｓａｎｌｚｓｔＯＡ・ａｅｉｈ・ｅｈｂｄｌｔｓｇｎｎｒｔｃｉｎｔｓｎｙｔｍ；ｔｅｈｓｐｐｒａａｙｓｔｅａｃｉｃｕｅｏｎＶｒｔｒＡｇｎｅｔｓｓｅ，ｓｃｓｉｔｒｉｇｐｅｔｅｔｇｓｓｅｏｏｉｈｎｔｉｅｌ￣ｒｈｔｔｒｆＺＯａｉｏｉｔｓｙｔｍａｎｈｅｓｇｕｈａｎｅ —
ｓｓｍｒｕｅＳＡａｈｔｔｅａｄａｏｅｒｉｏａｏｌｄｙｔｓｈｏｇｔＯｒｉｃｒ，ｖｉｄｆｍｎｉｒｔｎｉａ．ｅｔｈｈｃｅｕｎｄｏｇｎｍｉｓｎｆ
Ｋｅｏｄ：ＯＭＯａｉｓｙｗｒｓＳＡ；Ｖ；ｇｇｔｔｎｅ
第３卷第３２期
２１年５月０１
技
术与创新管理
Ｖ０．２Ｎｏ３１３．
Ｍａ．０１ｙ２１
ＴＣＥＨＮＯＬＹＯＧＡＮＤＩＮＯＶＩＮＡＴＯＮＭＡＮＡＧＥＭＥＴＮ
【技术应用与研究】
基于ＳＡ的氧化锌电阻片老化试验系统的研究与实现Ｏ