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中国电子学会敏感技术分会第十二届电压敏学术年会论文专刊 新型ZnO压敏电阻片的研究进展 王玉平“2李盛涛2 1西安电瓷研究所 西安710077 2西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室 西安710049 量轻、体积小型化的要求，国内外竞相开展了提高ZnO压敏电阻片电位梯度和能量耐受密度的 研究开发工作。本文综述分析了国内外用于交直流系统避雷器的高电位梯度大能量耐受密度 能量耐受密度(达300J／cm3)的途径。 关键词 ZnO压敏电阻片高梯度 大容量 首流 研究进展 1引言 随着我国经济快速发展，电力需求增长旺盛，而水力电力资源主要集中于西部地区，西电 东送、南北互供等超高压大功率电力输运工程的输电容量不断增大，输电线路电压不断提高， 对输变电设备安全性、可靠性的要求越来越高。国家计：妇j2008年在溪洛渡、向家坝电站电力外 统中，金属氧化物避雷器面临着前所未有的挑战，对安全可靠性、重量轻、体积小型化提出了 更高的要求。 减轻特高压避雷器的重量，可以采用硅橡胶复合外套替代瓷绝缘外套减轻外绝缘的重量， 也可以采用高梯度大容量ZnO压敏电阻片减少电阻片的直径、用量，降低了金属氧化物避雷器 键是提高ZnO压敏电阻片的能量耐受密度。传统配方与工艺所制备的ZnO压敏电阻片电位梯度仅 量耐受密度达300J／cm3以E。 2交流高电位梯度电阻片研究与应用进展 2．1国外研究进展 49- 中国电子学会敏感技术分会第十二届电压敏学术年会论文专刊 统的保护设备避雷器中，使输变电系统的运行安全可靠性显著提高”“。90年代，日本东 芝、三菱、日立等公司开始进行高电位梯度和高能量耐受密度Zn0压敏电阻片的研制，于20世 GIS—MOA相比，其体积大幅度减小9。“。 AJ陛能的影响，指出由于sF。气 ImatakiM．，UjitaK．等”1在1984年就提出了电位梯度对GIS—M0 体介电强度和传热性能很优异，可以采用更高电位梯度的ZnO压敏电阻片。当时ZnO压敏电阻片 片的电位梯度提高一倍时，能量耐受密度不变。 电阻片的主要添加剂是Bi、Sb的氧化物。 积减d25％，重量减轻35％，在120q．2变压器油和95℃气体的使用环境中，运行情况良好。 显著提高。主要是添加氧化镨、氧化钴、氧化铬、碳酸钾等添加剂提高电位梯度。稀土镨系 均尺寸约为8rnm；电位梯度达3．0kV／cm时，晶粒平均尺寸约为5ram，并且残压明显降低。 中，使保护特性更加优异”“。其传统电阻片的晶粒平均粒径约为20ram，而新型高梯度电阻片的 晶粒平均粒径约为10mm，如图1、图2分别是东芝传统电阻片与高梯度电阻片的伏安特性和显微 结构示意图。 所需的高梯度znO电阻片的数量 3 高梯度zn 2 d ＼ 吲 删 传统 imA LA IOOAlOkA 电流 图l传统的和高梯度ZnO电阻片的伏安特性 -50- 中国电子学会敏感技术分会第十二届电压敏学术年会论文专刊 (a)高梯度电阻片的显微结构 (b)传统电阳片显微结构 图2zn0压敏电阻片显徽结构 GIS—MOA中H。 加量情况下稀土元素提高ZnO压敏电阻片电位梯度的情况，从图巾呵以明显看到除镧外，添加 稀土元素均使电位梯度增加，大约是传统配方电位梯度的1．0～1．5倍，图4给出