氧化物耐磨热电偶 V－A 温度特性研究

MOA的工作特性完全取决于其V-A特性由于v-a特性对温度的敏感性，多柱并联耐磨热电偶在瞬态过程中各柱间的载荷应力分布极不均匀，在运行过程中出现过多的损坏事故。moa的伏安特性具有明显的温度特性。电流区0-1200a为负温度系数，非线性区大于1200a为正温度系数。在瞬态温升过程中，耐磨热电偶柱间电流的不均匀性远大于静态热电偶柱间电流的不均匀性，使阻抗最小的柱吸收更多的能量。在负温度系数特性下形成一个恶性循环，直至能量密度超过极限公差而损坏热电偶

 

介绍了交流金属氧化物耐磨热电偶（MOA）由于其优良的限幅特性、能量吸收能力和持久的抗老化特性，在交流和直流电源系统中得到了广泛的应用，从而限制了多个瞬时过电压。采用灵活的多柱并联结构，可以方便地实现电容器、大容量并联电容器组和直流中性母线在串联电容补偿装置中的过电压保护。然而，对于多柱并联型moa，在过渡过程中需要吸收巨大的能量，产生较高的瞬态温升。电阻的温度敏感性会导致moa特性的变化，平行柱间的瞬态荷载应力非常不均匀。运行经验表明，moa在瞬间通过大电流吸收高能量时，柱间电流分布不均匀，常导致柱过载损坏[4-5]。因此，研究moa的瞬态温度特性，对控制塔间匹配参数，保证moa的安全运行具有重要意义。

 

以某厂家生产的500kv交流输电系统串联补偿装置mov为例，研究了该电阻在不同温度下的伏安特性、电压温度特性和相应的温度系数，以及过渡过程中各柱间的负荷分布。分析了过程

 

对于多柱并联MOA，为了避免过渡过程中各柱间载荷和应力的不均匀分布，厂家在设计制造中对并联柱的V-A特性进行了严格的参数均匀性筛选[6-9]。一般情况下，静态控制下工作区电流分布的不均匀系数小于10%，甚至更低。然而，当moa吸收巨大的过电压能量时，会产生相当大的温升[10]。由于电阻的非线性，moa的伏安特性是温度、电压幅值、波形等因素的函数。因此，根据moa

 

1的实际运行情况，研究了不同温度下电阻的v-a特性。根据厂家的均匀性控制指标，选取三个初始参数相近的mov电阻作为试验样品如图1所示，测试对象的初始参数见表1。

 

 

。用相应的电压和电流测试装置测试了不同截面电阻的伏安特性和伏安特性。在测试中，烤箱用于加热电阻片以获得不同的温度，如图2所示用热电偶实时监测试件的温度，通过套管向试件施加试验电源、电压和电流。

 

 

在运行中，当系统出现严重单相接地故障时，MOA吸收过电压能量引起的温升为50-60℃，试验温度上升至60℃，初始温度为10℃，最高试验温度为70℃2。小电流区的电压温度特性采用小电流区的工频电压波形。当电流振幅为1-7毫安时，依次测量电阻器的电压为了消除色散，每个电流点测试三次，取平均值，由于MOA的非线性，电压和电流的峰值为[12]多温度下小电流区电阻V-A特性曲线见图3。

 

 

不同电流下的电压温度特性曲线。

 

表2和表3显示了不同温度下电阻器的电压温度梯度和电压温度系数。本文将电压温度梯度定义为单位温升引起的电压变化，参考值为该段下限温度对应的电压值；电压温度系数为单位温升引起的电压变化百分比，参考值为是对应于该段下限温度的电压值。阻抗温度系数是对应区段电压和电流的比值变化，参考值是对应区段电压和电流下限的阻抗值；当电流固定时电压温度系数和阻抗温度系数相同。从表

 

热电偶中的数据可以看出，电阻的温度系数随温度和电流变化很大，小电流区电压温度系数的绝对值随电流的增大而减小。在室温下，V-A特性转折区附近的温度系数绝对值较大在50-70℃的瞬态温度范围内，温度系数的绝对值达到-0.435的最大值，这对高充电率的莫阿的运行安全极为不利。非线性工作区的电压和温度特性在200a-2ka的非线性工作区，MOA主要承受工作波的作用[13-14]因此，用30/60μs的工作冲击电流波测量了电阻在200a-2ka电流幅值下的电压，间隙电流水平为200a，用u=akiα（0<α<1）函数拟合试验数据。得到了多温区MOV电阻的V-A特性曲线

 

v-a特性曲线的温度系数特性由负向正变化，拐点约为1200a，不同电流下v-a特性曲线的电压温度特性不同。但不同电流下的电压温度系统不同，200A-2kA不同电流点的电压温度曲线如图6所示。

 

 

随着电流的增加，电压-温度曲线的斜率即温度系数由负变为正，但变化比较缓慢。利用原点对图中每条曲线进行线性拟合，得到电压温度梯度和电压温度系数，如表4和表5所示。由表

 

数据可知，在200a-2ka非线性工作段，moa电压温度系数由负值变为正值，拐点出现的时间随着温度的升高而提前。温度系数的绝对值远小于小电流区的绝对值。不同温度下小电流区和非线性工作区MOA电阻的伏安特性如图7所示多个并联MOA的运行经验表明[15-17]：当MOA在小电流区工作并稳定工作时，流过每一列的电流很小，从几十微安到几毫安；当MOA工作时，流过一列的电流约为几百安。实验结果表明，该电阻的伏安特性具有明显的温度特性。在ma-a范围内，电阻呈现负温度系数特性，即在稳态和瞬态运行时，电阻的等效阻抗具有负温度系数。

 

 

在此范围内，电压温度特性（阻抗特性）具有明显的负温度系数特性。小电流区的阻抗温度系数大于非线性工作区；当电流大于2ka时，V-A特性随温度的升高而增大

 

2）moa的电压温度特性（阻抗特性）由负向正变化。转折点是热电偶