基于极性反转测试的氧化锌压敏电阻长期稳定性评估方法技术

本发明专利技术属于电力设备电气绝缘检测领域，具体公开了一种基于极性反转测试的氧化锌压敏电阻长期稳定性评估方法，通过比较直流老化实验中不同时间点测试极性反转后的伏安特性，利用直流老化测试中，氧化锌压敏电阻反向伏安特性的劣化更显著且变化趋势在不同试样种类中高度一致性的特点，通过比较老化完成后与未老化状态泄漏电流的变化，有效避免了直接通过老化功耗评估氧化锌压敏陶瓷长期稳定性受到的诸多限制，更为精准且不失方便快捷地获得氧化锌压敏电阻产品长期稳定性的评估结果。锌压敏电阻产品长期稳定性的评估结果。锌压敏电阻产品长期稳定性的评估结果。

【技术实现步骤摘要】
基于极性反转测试的氧化锌压敏电阻长期稳定性评估方法


[0001]本专利技术属于电力设备电气绝缘检测领域，具体涉及基于极性反转测试的氧化锌压敏电阻长期稳定性评估方法。

技术介绍

[0002]氧化锌压敏陶瓷(ZnO varistor ceramic)具有优异的非线性电压
‑
电流特性，常被用于电力系统与电气设备的过电压保护，是金属氧化物避雷器(Metal oxide arrest，MOA)的核心材料。氧化锌压敏电阻的非线性起源于其晶界处的双肖特基势垒，一般而言，当双肖特基势垒长时间承受电压时，会发生势垒高度的退化，进而使其非线性劣化，过电压保护能力下降，对电力系统的稳定运行带来很大隐患。因此，氧化锌压敏电阻的长期稳定性一直是其最受关注的性质之一。
[0003]通常对氧化锌压敏电阻进行长期稳定性测试时，老化功耗(直流老化条件下即泄漏电流)是对老化状态最直观的评价标准。当老化功耗随老化测试进行而持续上升时，认为该产品是不稳定的；当老化功耗随老化测试进行而持续下降时，认为该产品是稳定的；此外还存在有老化功耗在老化初期先下降一段时间后转为持续上升的测试结果，一般认为该产品处于上述两者的中间状态，称为介稳。
[0004]然而，老化功耗是一个十分表面的特征量，受老化温度、老化电压影响很大。在对一些稳定的氧化锌压敏电阻的老化测试中，发现在更低的直流老化电压下表现出一个上升的功耗；在对一些不稳定的氧化锌压敏电阻的老化测试中，发现在一些复杂波形的老化条件下反而出现了功耗的下降。这些矛盾的老化现象代表着仅仅使用老化功耗作为氧化锌压敏电阻稳定性的判据是不足的，迫切需要一个更精准快速的评估方法。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种基于极性反转测试的氧化锌压敏电阻长期稳定性评估方法，以解决目前仅使用老化功耗作为氧化锌压敏电阻稳定性的判据时不准确的问题。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：
[0007]本专利技术提供一种基于极性反转测试的氧化锌压敏电阻长期稳定性评估方法，其特征在于，包括：
[0008]步骤1：量取试样的试样厚度与电极面积；
[0009]步骤2：将试样加热到老化温度；保持温度不变，设定试样一端为高压端，根据步骤1中测得的试样厚度及试样电极面积，设置阶梯电压及阈值电流，分别测试试样的正向伏安特性曲线和反向伏安特性曲线，获得试样未老化状态的伏安特性曲线；
[0010]步骤3：从试样的高压端，施加持续的0.1～0.9倍的压敏电压为老化电压进行老化测试；
[0011]步骤4：在老化测试的不同时间点，停止施加老化电压，1min内从高压端施加步骤2
设置的阶梯电压，测试试样正向伏安特性曲线；随后进行极性反转，从原地电极施加阶梯电压，测试极性反转后的反向伏安特性曲线；
[0012]步骤5：从步骤4获得的不同时间点极性反转前后的伏安特性曲线中读取0.1～0.9倍压敏电压下的泄漏电流I
L
，比较老化完成后与未老化状态的泄漏电流I
Lend
与I
L0
，评估试样的长期稳定性。
[0013]进一步的，步骤1中所述的试样为氧化锌压敏电阻。
[0014]进一步的，步骤2中所述的老化温度为范围为80～150℃。
[0015]进一步的，根据步骤1中测得的试样厚度，以0.5V/mm设置步骤2中的阶梯电压，根据步骤1测得的试样电极面积，以电流密度达到1mA/cm2设置步骤2中的阈值电流。
[0016]进一步的，步骤3中所述的压敏电压为未老化状态下电流密度为1mA/cm2时的电压。
[0017]进一步的，步骤4中所述的老化的不同时间点的选取测试时间点为每隔24h～72h测试一次。
[0018]进一步的，步骤4中所述的正向指测试电压极性与老化电压相同，反向指测试电压极性与老化电压相反。
[0019]进一步的，步骤5中所述的老化完成后是指老化350h～500h后。
[0020]进一步的，步骤5中所述的I
L0
是指未老化状态下，从测试所得伏安特性曲线中获得的0.1～0.9倍压敏电压下泄漏电流；I
Lend
是指老化完成后，从测试所得伏安特性曲线中获得的0.1～0.9倍压敏电压下泄漏电流。
[0021]进一步的，步骤5中所述的评估试样的长期稳定性方法为：若正向I
Lend
大于2倍I
L0
以上，认为该试样不稳定，否则用反向泄漏电流判断；利用反向泄漏电流评估的条件有两种：
[0022]第一种：若反向I
Lend
大于10倍的I
L0
，认为该试样长期稳定性很差；I
Lend
大于5倍I
L0
但小于10倍I
L0
，认为该试样长期稳定性较好；I
Lend
小于5倍I
L0
，认为该试样长期稳定性很好；
[0023]第二种：根据不同老化时间t所得的反向I
L
与的线性关系，做线性拟合，若拟合直线斜率大于1，认为该试样长期稳定性很差；若拟合直线斜率大于0.1但小于1，认为该试样长期稳定性较好；若拟合直线斜率小于0.1，认为该试样长期稳定性很好。
[0024]本专利技术至少具有以下有益效果：
[0025]1、本专利技术通过比较直流老化实验中不同时间点测试极性反转后的伏安特性，利用直流老化测试中，氧化锌压敏电阻反向伏安特性的劣化更显著且变化趋势在不同试样种类中高度一致性的特点，通过比较老化完成后与未老化状态泄漏电流的变化，有效避免了直接通过老化功耗评估氧化锌压敏陶瓷长期稳定性受到的诸多限制，更为精准且不失方便快捷地获得氧化锌压敏电阻产品长期稳定性的评估结果。
[0026]2、本专利技术利用在直流老化测试过程中，氧化锌压敏电阻极性反转后的伏安特性劣化相比正向变化更为显著的特点，发现对于稳定性不同的试样，老化过程中反向泄漏电流均持续增大，但不稳定试样的增大幅度要远远高于稳定试样。该方法首次创新地使用极性反转后的泄漏电流作为评估氧化锌压敏电阻长期稳定性的参数，避免了老化功耗评估方法的诸多局限，可以精准评估氧化锌压敏电阻的长期稳定性。
附图说明
[0027]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0028]图1为稳定的氧化锌压敏电阻在不同电压下的老化功耗变化曲线；
[0029]图2为不稳定的氧化锌压敏电阻在12脉动电压波形下的老化功耗变化曲线；
[0030]图3为不稳定的氧化锌压敏电阻在12脉动电压波形下的J
‑
E变化曲线；
[0031]图4为本专利技术实施例中稳定与不稳定的氧化锌压敏电阻在老化测试过程中反向泄漏电流的变化曲线。
具体实施方式...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于极性反转测试的氧化锌压敏电阻长期稳定性评估方法，其特征在于，包括：步骤1：量取试样的试样厚度与电极面积；步骤2：将试样加热到老化温度；保持温度不变，设定试样一端为高压端，根据步骤1中测得的试样厚度及试样电极面积，设置阶梯电压及阈值电流，分别测试试样的正向伏安特性曲线和反向伏安特性曲线，获得试样未老化状态的伏安特性曲线；步骤3：从试样的高压端，施加持续的0.1～0.9倍的压敏电压为老化电压进行老化测试；步骤4：在老化测试的不同时间点，停止施加老化电压，1min内从高压端施加步骤2设置的阶梯电压，测试试样正向伏安特性曲线；随后进行极性反转，从原地电极施加阶梯电压，测试极性反转后的反向伏安特性曲线；步骤5：从步骤4获得的不同时间点极性反转前后的伏安特性曲线中读取0.1～0.9倍压敏电压下的泄漏电流I
L
，比较老化完成后与未老化状态的泄漏电流I
Lend
与I
L0
，评估试样的长期稳定性。2.根据权利要求1所述的一种基于极性反转测试的氧化锌压敏电阻长期稳定性评估方法，其特征在于，步骤1中所述的试样为氧化锌压敏电阻。3.根据权利要求1所述的一种基于极性反转测试的氧化锌压敏电阻长期稳定性评估方法，其特征在于，步骤2中所述的老化温度为范围为80～150℃。4.根据权利要求1所述的一种基于极性反转测试的氧化锌压敏电阻长期稳定性评估方法，其特征在于，根据步骤1中测得的试样厚度，以0.5V/mm设置步骤2中的阶梯电压，根据步骤1测得的试样电极面积，以电流密度达到1mA/cm2设置步骤2中的阈值电流。5.根据权利要求1所述的一种基于极性反转测试的氧化锌压敏电阻长期稳定性评估方法，其特征在于，步骤3中所述的压敏电压为未老化状态下电流密度为1mA/cm2时的电压。6.根据权利要求1所述的一种基于极性反转测试的氧化锌压敏电阻长期稳定性评估方法，其特征在于，步骤4中所述的老化的不同时间点的选取...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯宗克，武康宁，程卓林，郭璊，王瑶，李柔，李建英，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：