[发明专利]一种交流避雷器阀片的配方及其制备工艺

说明书

本发明公开了一种交流避雷器阀片的配方及其制备工艺。该阀片采用常规的铋系氧化锌组分系统，常规的原材料和改进的熟料工艺，优化了Bi₂O₃和Sb₂O₃、Cr₂O₃及SiO₂的重量比例，还优化了NiO和ZnO的重量比例，加入一定量的ZnO和添加剂一起煅烧，引进烧结后的热处理工艺和低温烧玻璃釉工艺，及控制铝电极的留边大小，达到了超高4/10μs大电流性能，低漏流、低压比、高2ms方波通流容量，高温下低功耗和交流加速老化下低Kct等一系列高性能。

技术领域

本发明属于电力系统避雷器技术领域，是一种交流避雷器阀片的配方及其制备工艺。

背景技术

1967年日本松下公司的松岗道雄发现ZnO–Bi2O3系陶瓷具有非线性伏安特性，其非线性系数和通流能力远远优于SiC陶瓷。松下公司于1968年开发出低压氧化锌压敏电阻并应用于彩色电视机中,于1970年开发出300V–30kV系统用高压氧化锌避雷器阀片，并申请了氧化锌压敏陶瓷的发明专利。明电舍、日立、三菱、东芝，通用电气和ABB等公司从松下购得专利许可，这些公司都在20世纪70年代末开始生产高压氧化锌避雷器。20世纪80年代初期的氧化锌避雷器阀片，梯度一般在200V/mm，2ms方波耐受的能量密度一般在100–150J/cm3，通过100kA 4/10μs大电流测试需48毫米或以上直径的阀片，压比和老化等性能都有待提高。此后许多公司对配方、工艺、制造设备、原材料、侧面保护层和喷铝留边的控制做了大量研究，2ms方波耐受的能量密度和4/10μs大电流性能有了极大的提高，压比和老化性能也有了明显的提高。目前一些行业领先公司的2ms方波耐受的能量密度可达300–350J/cm3，直径36毫米的阀片可通过100kA 4/10μs大电流测试。随着阀片2ms方波耐受的能量密度和4/10μs大电流性能的提高，为了充分发挥这些性能，必须大幅降低阀片在高温下的功耗，因动作负载测试时更高的方波或4/10μs电流会导致更高的温升，在随后施加额定电压和连续工作电压时的功耗更大，如功耗太高阀片会因热崩溃而烧毁。阀片的小型化使得避雷器的小型化成为可能，这样不仅可以降低阀片和避雷器的生产成本，而且有利于避雷器的安装并节省空间。阀片的小型化，不仅需要提高阀片的2ms方波耐受能量密度和4/10μs大电流性能，还需要大幅降低高温下的功耗。相关文献和专利都没有高温下功耗的数据，也鲜见这方面的报道。

发明内容

本发明的目的是针对避雷器高性能和小型化的要求，采用常规的原材料和熟料工艺，大幅降低交流阀片高温下的功耗，大幅提高交流阀片的4/10μs大电流性能和2ms方波通流容量，并降低交流阀片的压比、漏流和加速老化下的Kct，大幅提高避雷器的各项性能，从而提高避雷器的运行可靠性和保护水平，并为避雷器的小型化提供有力保障

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种高性能交流避雷器阀片，由下列重量百分比的原材料组成：

3-5％的Bi₂O₃,2-4％的Sb₂O₃,0.5-1.5％的NiO,0.5-1.5％的Co₃O₄,0.5-1.5％的MnCO₃,0.05-0.5％的Cr₂O₃,0.05-0.5％的SiO₂,0.05-0.3％的银玻璃粉，0.01-0.06％的Al(NO₃)₃*9H₂O，其余为ZnO。