[发明专利]一种氧化锌避雷器电阻片直流老化寿命的预测方法

说明书

本发明公开了一种氧化锌避雷器电阻片直流老化寿命的预测方法，包括：将待测电阻片切成薄片用于介电性能测试；以复介电常数虚部ε″为纵坐标，频率f为横坐标，得到复介电常数虚部ε″在低温范围内随频率f的变化规律，按Arrhenius公式计算出各个损耗峰对应的松弛活化能值，通过松弛活化能来判断损耗峰对应的缺陷分别是氧空位和锌填隙本征缺陷；对电阻片薄片在‑100℃下的复介电常数虚部ε″～f进行拟合分峰处理，区分电导过程和缺陷松弛过程，得到锌填隙本征缺陷等效浓度系数k₂，根据锌填隙本征缺陷等效浓度系数k₂来预测氧化锌电阻片的直流老化寿命。本发明可以更加准确地从微观角度对氧化锌避雷器电阻片的直流老化寿命进行预测。

技术领域

本发明属于氧化锌避雷器电阻片技术领域，具体涉及一种氧化锌避雷器电阻片直流老化寿命的预测方法。

背景技术

氧化锌压敏陶瓷由于其良好的非线性和大通流容量的优点，在电力系统中得到了广泛应用。为了满足远距离大容量输电的发展需求，高压直流输电(HVDC)越来越受到人们的关注。ZnO作为避雷器的核心元件，直接承受长时工作电压，其老化寿命直接关系到电力系统的稳定性和可靠性，预测氧化锌避雷器电阻片的老化寿命是氧化锌避雷器实际应用中的关键问题。

当前，人们虽然已经对氧化锌避雷器电阻片的老化特性进行了相关研究，但绝大多数研究在于交流老化规律或老化程度监测技术，有关直流老化寿命预测的有效手段鲜有报道。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种氧化锌避雷器电阻片直流老化寿命的预测方法，该方法能够准确地从微观角度对氧化锌避雷器电阻片的直流老化寿命进行预测。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开的一种氧化锌避雷器电阻片直流老化寿命的预测方法，包括以下步骤：

1)将待测大尺寸的氧化锌电阻片进行切割，得到能够用于介电性能测试的薄片；

2)测试薄片的介电性能，得到薄片的介电性能数据，包括：复介电常数虚部ε″和频率f；

3)以复介电常数虚部ε″为纵坐标，频率f为横坐标，得到复介电常数虚部ε″在随频率f的变化规律；然后在不同的温度点下测量，得到复介电常数虚部谱ε″～f均出现两个损耗峰，按Arrhenius公式计算出各个损耗峰对应的松弛活化能，通过松弛活化能辨识出由锌填隙本征缺陷引起的损耗峰；

4)取薄片在-100℃下的复介电常数虚部谱ε″～f进行分峰拟合，单独提取出由锌填隙缺陷引起的损耗峰所对应的拟合曲线，得到锌填隙本征缺陷等效浓度系数k₂，根据锌填隙本征缺陷等效浓度系数k₂预测得到电阻片的直流老化寿命。

优选地，步骤2)中，测试薄片的介电性能时：在温度范围为-110℃～-60℃时，从低温到高温以10℃为一个间隔对薄片进行介电测量；且在同一个温度下，频率范围为10^-1Hz～10⁶Hz，从高频到低频以1.5倍递减的比例对薄片进行测量。

优选地，步骤3)中，计算松弛活化能u的Arrhenius公式如下：

式中，f_m是松弛损耗峰对应的频率，单位为Hz；T是绝对温度，单位为K；τ₀是与温度无关的常数；u是松弛活化能，单位为eV；k是玻尔兹曼常数，值为1.381×10^-23J/K。

优选地，步骤4)中，对复介电常数虚部谱ε″～f进行拟合分峰时，采用的公式如下：