石墨陶瓷电阻的冲击电压试验研究.docx

石墨一陶瓷电阻韵冲击电压试验研究337石墨一陶瓷电阻的冲击电压试验研究王俊波1，陈斯翔1，苗银银1，陈维2 (1广东电网公司佛山供电局，广东佛山528000； 2西安交通大学，陕西西安710049)摘要：冲击时间间隔和冲击次数直接影响石墨一陶瓷电阻的电压系数。研究表明：冲击间隔时间为10s 时电阻阻值变化幅度较小，电压系数较低，即最佳冲击间隔时间为los；随着冲击次数的增加，电阻的电压 系数趋于常值，最佳冲击次数为100次。 关键词：石墨一陶瓷电阻；冲击电压；电压系数；最佳冲击间隔时间；最佳冲击次数study of i mpulse voltage on properties of g raphite-ceramic resistancewang junb01 chen sixian91 miao yinyinl chen wei2 (1guangdong power gird foshan power bureau，foshan 528000，china 2xian jiaotong university，xian 710049，china)abstract：interval time and numbers of the impulse voltage have directly effect on the voltage coefficient of graphiteceramic resistorthe results show that：when the interval time of impulse voltage is 10s the voltage co efficient can be the smallest，in other words，the optimum interval time islos；the voltage coefficient will be a constant as the numbers of the impulse voltage increased，the optimum numbers is 100key words：graphite ceramic resistance；impulse voltage；voltage coefficient；optimum interval time；opti mum numbe幅联电阻在断路器中的作用，阻值需选取适当，且保0引言持阻值相对稳定，才能更好降低电力系统过电压， 高压线路发生故障需要分合闸时，石墨一陶保证电力设备安全稳定运行b儿4|。实际中石墨一瓷电阻作为断路器断el的并联电阻主要用于限制 陶瓷电阻在出厂时均需进行冲击耐压试验，希望 短时过电压，避免电弧重燃，保护电气设备的安全 电阻阻值随高电压冲击变化越小越好，即电阻电 稳定运行儿2|。石墨一陶瓷电阻不仅需在常温下 压系数越小越好儿6i。 电阻阻值稳定，而且由于断路器的投切过程中会为了研究冲击电压对石墨一陶瓷电阻性能的 导致合闸电阻承受操作过电压，当发生故障以及 影响，我们选取标准雷电波来对电阻进行冲击耐 日常检修需要其投入运行，在不至于产生过高的压试验，研究了冲击时间间隔和冲击次数对石 温升前提下要保持阻值的稳定，这是因为根据并 墨一陶瓷电阻阻值的影响。338输变电年会2013论文集l试样制备及测试通过表1中的数据计算电阻电压系数，其关系 曲线如图1所示：11试样制备本次实验原材料采用煅烧矾土、jc粘土及微 晶石墨，质量配比为80：20：25，使用高速搅拌机 混合30 min；加入质量分数为5wt浓度为10的 聚乙烯醇，将其混合均匀，过3060目筛进行造 粒；在1000kgcm。的成型压力下成型；最后在还 原气氛下1140烧结。12电压系数测定测量冲击前后的电阻值，分别记为r，和r：，图1冲击l司隔时间一电压系数关系曲线电阻按照gb393083测量电阻用直流电桥的由图1可观察到：四种冲击间隔时间下，每种相关技术要求，采用qj57型直流电阻电桥，按照在前20次冲击时，电阻具有负的电压系数，即电阻 四线法来测量电阻，可消除引线误差，精确度高，在冲击20次后阻值有所下降；继续增加冲击次数，满足实验要求；测量试样的厚度，记为l；电压系数电阻电压系数为正值，即电阻阻值有所上升，并且的计算如式(1)所示：随着冲击次数的增加，电阻阻值趋于稳定；最佳冲“2菥100r一月击间隔时间为10(1)s。这可以解释为：根据绪论中所介绍的电阻显式中：微结构图得知，石墨一陶瓷电阻阻值主要取决于，试样的电压系数，；石墨粒子之间的接触电阻，以及石墨本身的电阻，r，冲击前试样的电阻，q；石墨粒子在电阻中并不是呈规则排列，而是纵横r：冲击后试样的电阻，q；交错，在制造过程中，由于各方面的原因，会导致u冲击电压值，kv；电阻中存在缺陷j。初始冲击时，首先可将电阻l冲击试样的厚度，mm。中接触不良部分得以优化，降低高导电通路的缺2实验结果及分析陷率与接触电阻值，使石墨粒子之间的接触状态 趋于稳定，从而电阻阻值下降；电阻很难通过单独21冲击时间间隔对石墨一陶瓷电阻电压系数的制造过程使其性能稳定，即骨料粒子堆积状态的影响良好，石墨接触状态良好；继续增加冲击次数，促在25 kv冲击电压下对电阻进行冲击试验，每使原来接触状态很糟糕的导电粒子被完全分开，冲击20次测量电阻阻值，冲击20次中下次与上次接触状态差的导电粒子，它之间的接触电阻会时之间的间隔时间分别是0 s、5 s、10 s和15 s，分别大时小影响电阻的稳定性旧儿9|，而电阻的稳定性将其记为1#、2#、3和4#，并计算冲击20次后的电是决定其质量好坏的最重要标准，故而当冲击次压系数，每个试样共冲击了100次；不同冲击间隔数为40次时，电压系数为正值，随着冲击次数的增及冲击次数下电阻阻值的如表1所示：加，由于短时间内连续高电压冲击，会造成电阻局表1不同冲击间隔与冲击次数下电阻阻值部过热，导致石墨被氧化，这也是随着冲击次数增冲击次数次020406080 100加，电阻阻值增大的一个原因；再继续增加冲击次1#电i泪q956947954 958 962 9662#电阻q84483584843 844 847数，由于电阻内部导电链、石墨粒子相互之间、石3电阻q80980802804 806 807墨粒子与骨料粒子之间的结构趋于稳定，故而电4#电阻q754748751 754 756 759压系数变化不大oj【11|。石墨一陶瓷电阻的冲击电压试验研究339冲击间隔时间很小时，石墨一陶瓷电阻在吸 子的接触电阻也有较大的差异4|；起初冲击时，首 收冲击能量后会在电阻体内产生热量，冲击间隔 先可将电阻中石墨粒子接触不良部分得以优化， 时间过小，会导致相邻两次冲击间隔之间电阻体 减小其接触电阻，因而电压系数为负值；增加冲击 内的热过程难以达到稳定，从而导致电阻中局部 次数，电阻中的缺陷率会降低，电阻中有些石墨粒 温度过高，又由于石墨本身的氧化温度较低，从而 子接触状态很差且极不稳定，原本其接触时断时 引起部分石墨被氧化，从而电阻阻值升高，电压系 续，但是随着冲击次数的增加，可以切断它们之间 数也较大，随着冲击间隔时间的增加，冲击间隔时 的联系，故而电阻阻值会上升，电压系数增加；但 间可促使电阻体内吸收的热量与周围环境通过热 是当冲击次数增加到一定程度，电阻中的缺陷率 交换，从而电阻阻值稳定12】131。即可简单说为， 几乎为零，石墨粒子的接触状态最佳，冲击电压不 在一定的冲击间隔时间范围内，冲击间隔时间越 变的情况下，很难对电阻阻值形成一定的影响，故短，对电阻的破坏性越大。前面已提到过由图1可而电阻达到相对稳定状态，电压系数趋于常数15。 以看出，当冲击次数ant40次，且冲击间隔时间3结论为10 s时电阻阻值变化幅度较小，即电压系数较低，说明此时既能使丰富的导电链趋于稳定，又能 (1)冲击间隔时间为10 s时电阻阻值变化幅对电阻结构不形成多余的破坏，故而其电压系数度较小，电压系数较低，即最佳冲击间隔时间为 相对较低。 10s。22 冲击次数对石墨陶瓷电阻电压系数的 (2)随着冲击次数的增加，电阻的电压系数趋影响于常值，最佳冲击次数为100次。试验中冲击电压等级为25 kv，共冲击380 次，每冲击20次，测量一次电阻阻值，冲击间隔时参考文献间为10 s，其电压系数随冲击次数变化关系如图2 1李莹，王仕峰，张勇等不同炭黑对聚丙烯炭黑复合材料导电所示。性能的影响j中国塑料，2004，18(10)：6366由图3可以观察到：同一冲击电压等级下，起2洪雷石墨水泥砂浆注浆钢纤维混凝土智能性质研究d大连：大连理工大学，2006初随着冲击次数的增加，电压系数变化比较大，继hong leistudy on the smart properties of the graphite slurry infil-续增加冲击次数，电压系数逐渐稳定。当冲击次trated steel fiber concretedda lian：da lian university of数为100次时，电阻阻值逐渐趋于稳定，再继续增technology，2006加冲击次数，电压系数变化不大。在前20次冲击 3sia nematnassermicromechanics of actuation of ionic polymer 后，电压系数为负值，而继续增加冲击次数电压系 metal compositesjjournal of applied physics，2002，92 数为正值。(5)：289929154sia nematnasser，yongxian wucomparative experimental studyof ionic polymermetal composites with different backbone iono mers and in various cation formsjjournal of applied physics，2003，93(9)：525552665徐东，李越，李可菱，等氧化锌的理化性能对金属氧化物电阻 片电性能的影响j电瓷避雷器，2013，(1)：5458xu dong，li yue，li ketan，elceffect of physical and chemical properties of zinc oxide on electrical performance of metal oxide varistorinsulators and surge anesters，2013，(1)：54586秦家远雷击下金属氧化物避雷器atp仿真模型研究j电图2冲击次数一电压系数关系曲线瓷避雷器，2007，(6)：4146石墨在电阻中可以形成不同的导电链，电阻qin jiayuanatp simulation for gno surge arrester under light中不同位置的石墨其接触状态各不相同，石墨粒 ning strokejinsulators and surge arresters，2007(6)：4146340输变电年厶2013论文集dingmetal fitting for composite insulator rod jinsulators and作者简介1卜旧l剧ji，、surg e。a?：冀：2竺：2竺!?：?：7、：王俊波(198603)，男，汉族，山西临汾人，研究方n喜墅翌篓毹用r比黧测定混炼硅胶中橡胶的含斟”“。一”“1”一1 “一”“一”。电瓷避雷器，()：9一311 (上接第329页)速空气在绝缘子伞裙间的流动速度，减少绝缘子5生产和运行情况表面积污量，而且这种结构还可以利用列车运行 时产生的风，清洁沉积于绝缘子表面的污秽物，达绝缘子于2010年12月近2万只产品在西格到自洁的效果，也容易被雨水清洗，可显著地提高一线和西格二线挂网运行，运行环境：运量大、列瓷绝缘子的防污闪性能。 车密度高、污染严重、高寒高海拔，对绝缘子机电73该绝缘子具有机械强度高、电气及污秽性 性能要求非常严格，通过跟踪记录，从挂网运行到能好、运行安全可靠等特点，能满足高速电气化铁 现在绝缘子运行情况正常。道和城轨运行的要求。6结论参考文献71高速电气化铁路接触网用自洁式高强度1