MOV在低温环境下的电气特性及应用研究

【摘要】： 氧化锌避雷器,简称MOA,由氧化锌非线性电阻(MOV)组成,是目前常温下理想的过电压保护装置。超导技术是21世纪具有战略意义的高新技术,极具发展潜力的市场前景和巨大的市场利益使各国对其给予高度重视,并大力支持超导技术的研发和加速其产业化进程,超导脉冲功率也在发展过程中。为了探讨MOV在低温下的应用前景,论文在研究MOV低温电气特性的基础上,探讨其在超导脉冲功率方面的应用。 论文首先研究了MOV在低温(77K)下小电流区的交直流电气特性,接着探讨了MOV在低温下的大电流振荡冲击和雷电波冲击情况下的电气特性,并分别与常温下的试验数据进行了对比分析,明确了其应用于低温环境中的关键参数、性能。论文还对MOV在超导磁体产生的强脉冲电流冲击下的冲击特性和破坏特性进行了分析,最后几章着重论述MOV在脉冲功率方面的应用研究。具体做了以下几方面的工作: (1)研究了一种高精度的数据拟合方法―洛推法,并进行了数学分析和试验数据验证,为探讨MOV在小电流区的交流特性提供了分析方法。 (2)研究了小波分析在冲击测量数据分析中的应用,通过大量的数据分析,验证了小波分析可实现高压或大电流冲击试验领域的脉冲和振荡信号的提取,为分析MOV的冲击特性打下基础。 (3)试验研究了低温下MOV在小电流区的交直流电气特性,以及大电流冲击特性和雷电冲击特性,并与常温下相应的数据进行了对比分析,试验分析结果表明:MOV在低温下的吸能特性、残压等方面都优于常温下相应的特性,而且低温下MOV的冲击响应速度很快,基本没有延迟效应,这些都说明MOV能很好工作在低温环境中。 (4)提出了超导脉冲磁体的内部保护的一种方法,并进行了相应仿真分析和部分试验验证,仿真和试验结果表明:MOV与磁体线饼并联可以有效地限制磁体的过电压,并且能作为超导脉冲磁体内部的泄能电阻,快速释放能量。 (5)试验研究了高温超导磁体对低压MOV直接放电的电气特性,重点探讨了超导磁体对MOV产生的破坏效应,为改进MOV的配方和探索其在超导线圈保护方面的应用提供了基础数据。 (6)在深入研究高温超导磁体放电的基础上,将仿真和试验相结合,探讨了MOV作为脉冲成形电阻的优缺点。 (7)基于超导脉冲成形的仿真分析和试验研究,设计了基于高温超导磁储能的脉冲成形装置,并进行仿真分析验证。其中MOV作为保护元件对超导磁体和超导脉冲变压器的线饼(圈)进行过电压保护,防止释放能量时烧毁超导线饼(圈),同时保护用的MOV可以减少因为开关动作对输出波形的影响。