【技术实现步骤摘要】
本申请涉及避雷器，更具体地说，它涉及一种直流避雷器用zno电阻片及其制备方法。
技术介绍
1、随着对电力系统保护水平和电网等级要求逐渐提高，避雷器的作用对于电力系统中的保护装置作用越来越重要。金属氧化物避雷器作为一种新型避雷器，自20世纪70年代出现之后便被广泛应用于电网系统中，其核心结构为氧化锌(zno)电阻片，多个氧化锌电阻片紧密连接形成氧化锌阀片柱，阀片柱两端与弹簧和电极相连，弹簧起到压紧阀片柱的作用，密封后用复合绝缘外套和复合瓷外套在外进行封装。
2、随着直流输电工程以输电容量大、输送距离远、可用于电力系统非同步联网等优点，在我国输电系统中得到广泛应用。直流输电线路避雷器是直流输电系统迫切需要的保护元件，作为压敏陶瓷材料的直流氧化锌电阻片是直流输电线路避雷器的核心部件。直流电由于其特性和运行方式，对设备和材料的老化作用相较于交流电更为显著和严酷，因此直流氧化锌电阻片的老化作用相较于交流电阻片更为严重，传统的交流避雷器如用于直流应用，很快就会因老化造成功耗不断上升最终导致热崩溃。
3、在直流系统中，避雷器长期承受工作电压，其极性不会改变，但是，当直流避雷器进行极性转换时，氧化锌电阻片在短时间内承受高电压和电流冲击，导致电阻片内部的微观结构发生变化，加速电阻片的老化过程，缩短其使用寿命。而目前对于直流氧化锌电阻片的研究未涉及到极性改变时的老化性能，提高直流氧化锌电阻片的抗老化性能尤其是极性转变时的老化性能对于直流氧化锌电阻片性能提升具有重要意义。
技术实现思路>
1、为了进一步提高极性转换条件下氧化锌电阻片的抗老化性能，本申请提供一种直流避雷器用zno电阻片及其制备方法。
2、第一方面，本申请提供一种直流避雷器用zno电阻片，采用如下的技术方案：一种直流避雷器用zno电阻片，由以下重量百分比的原材料制得：2-5％的bi2o3,1.5-4.5％的sb2o3,0.8-2.3％的nio,0.3-2.8％的co3o4,0.2-2.5％的mnco3,0.5-1.5％的ga-hf-al2o3，0.1-1.0％的负载有氧化铈的掺杂sio2，0.1-0.5％的sio2，0.03-0.5％的银玻璃粉，0.01-0.05％的al(no3)3﹒9h2o，其余为zno。
3、通过采用上述技术方案，本申请电阻片中二氧化硅选用负载有氧化铈的掺杂二氧化硅和未掺杂的二氧化硅的组合，在发挥二氧化硅绝缘性能以减少电阻片在工作过程中漏电流的作用的同时，还有部分二氧化硅以负载掺杂氧化铈ceo2后添加，通过二氧化硅的负载作用，使得氧化铈ceo2可以更加均匀地分散在直流氧化锌电阻片中，减少其团聚现象，增加电阻片的稳定性，而且金属元素的负载增加载流子浓度，改善其导电性能，而且可能是后续处理时氧化铈与二氧化硅形成一定量的硅酸铈，而硅酸铈与氧化锌形成独特晶体结构，也可能是氧化铈与氧化锌形成稳定晶体结构，或氧化铈的添加有助于铝与氧化锌形成固溶物，发现将氧化铈负载在二氧化硅上添加后明显改善电阻片的抗老化性能，尤其是极性转换时的老化性能。
4、另外，本申请中还添加有掺杂有镓和铪的三氧化二铝，三氧化二铝的添加可以有效改善电阻片在极性转换时高压和高电流冲击性能导致的功耗，提高极性转换时的老化性能，更加重要的是，镓的掺杂有助于与氧化锌形成固溶物，掺杂有镓的氧化铝添加，与氧化锌形成固溶物，实现上述金属元素在氧化锌晶格中的掺杂，稳定晶格结构，减少缺陷，提高其稳定性以及抗老化性能，而铪金属元素的掺杂，与直流氧化锌电阻片结合，使得电阻片具有更好的电流传输能力，而且有助于增强电阻片的结构稳定性，在极性转换条件下更能抵抗高电压电流，降低极性转换时的功耗，提高电阻片的抗老化性能，最终本申请制得的氧化锌电阻片具有更好的抗老化性能，尤其是极性转换条件下也具有优异的抗老化性能。
5、可选的，ga-hf-al2o3通过以下方法制得：
6、将硝酸铝溶于水中，加入乙酰丙酮混合，加热至35-45℃并保温20-30min，然后加入水合硝酸镓和四氯化铪，再加入单乙醇胺溶液和氨水溶液，搅拌后加入乙二醇，加热至80-95℃，然后继续加热至120-150℃后反应2-3h，然后在450-500℃下煅烧2-3h后，冷却至室温，制得掺杂有镓和铪的ga-hf-al2o3。
7、通过采用上述技术方案，本申请中首先将硝酸铝溶于水中得到含铝水溶液，然后在乙酰丙酮作用下形成初步胶体，然后加热后促进胶体的稳定和形成，然后引入镓和铪元素作为掺杂剂，再在单乙醇胺和氨水作用下促进其在氧化铝溶胶凝胶过程中均匀分布，最后加热去除水分和有机物，促进氧化铝晶体的形成和掺杂元素的均匀分布，制得掺杂有镓和铪的ga-hf-al2o3。
8、可选的，制备ga-hf-al2o3时各原料按照以下重量份添加：60-70份硝酸铝、100-115份水、20-30份乙酰丙酮、30-40份水合硝酸镓、30-40份四氯化铪、10-20份单乙醇胺、15-25份氨水溶液、15-30份乙二醇，氨水溶液的质量浓度为20-30％。
9、可选的，所述负载有氧化铈的掺杂sio2通过以下方法制得：
10、将二氧化硅首先在氯化钠溶液、氯化锂溶液和硝酸钾溶液的混合溶液中浸渍、烘干后，得到多孔二氧化硅；
11、将多孔二氧化硅加入至羟乙基纤维素和水的混合液中，再加入分散剂，然后加入硝酸铈和碳酸氢铵，搅拌，然后过滤后洗涤，烘干，焙烧，制得负载有氧化铈的掺杂sio2。
12、通过采用上述技术方案，首先将二氧化硅分散在氯化钠、氯化锂和硝酸钾的混合溶液中进行浸渍，然后进行烘干，实现对于二氧化硅内孔隙结构的调整，制得孔径结构为8-10nm的二氧化硅，然后加入至羟乙基纤维素和水的混合溶液中，再加入分散剂后加入硝酸铈和碳酸氢铵，硝酸铈和碳酸氢铵通过共沉淀形成氧化铈前驱体负载在二氧化碳的孔隙结构中，然后后续经过焙烧，在孔隙结构中形成微纳米级别的氧化铈，实现二氧化硅负载氧化铈，羟乙基纤维素的添加防止二氧化硅的沉降，分散剂的添加可以抑制硝酸铈和碳酸氢铵加入后形成氢氧化铈前驱体的团聚，制得1-5nm的纳米氧化铈，从而实现氧化铈在二氧化硅孔径中的负载。
13、可选的，制备负载有氧化铈的掺杂sio2时，分散剂选用质量比为1：(1-2)的十二烷基硫酸钠和聚甲基丙烯酸纳。
14、通过采用上述技术方案，十二烷基硫酸钠的添加增加硝酸铈和碳酸氢铵反应后生成氢氧化铈的排斥力，减少团聚现象，而聚甲基丙烯酸钠的添加通过空间位阻效应阻止上述颗粒的团聚，最终制得粒径更小的纳米氧化铈，实现在二氧化硅孔径中的负载。
15、可选的，制备负载有氧化铈的掺杂sio2时，加入分散剂后在等离子体放电处理条件后再加入硝酸铈和碳酸氢铵，等离子体处理功率为1-2kw，气压为0.5-0.8mpa。
16、通过采用上述技术方案，在添加有二氧化硅的混合溶液中加入分散剂后在等离子体放电处理条件下处理，等离子体处理影响二氧化硅孔隙结构，更加有利于后续氧化铈的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种直流避雷器用ZnO电阻片，其特征在于，由以下重量百分比的原材料制得：2-5%的Bi2O3,1.5-4.5% 的Sb2O3,0.8-2.3%的 NiO,0.3-2.8%的 Co3O4,0.2-2.5% 的MnCO3,0.5-1.5%的Ga-Hf-Al2O3，0.1-1.0%的负载有氧化铈的掺杂SiO2，0.1-0.5%的SiO2，0.03-0.5% 的银玻璃粉，0.01-0.05% 的Al(NO3)3﹒9H2O，其余为ZnO。
2.根据权利要求1所述的一种直流避雷器用ZnO电阻片，其特征在于：Ga-Hf-Al2O3通过以下方法制得：
3.根据权利要求2所述的一种直流避雷器用ZnO电阻片，其特征在于：制备Ga-Hf-Al2O3时各原料按照以下重量份添加：
4.根据权利要求1所述的一种直流避雷器用ZnO电阻片，其特征在于：所述负载有氧化铈的掺杂SiO2通过以下方法制得：
5.根据权利要求4所述的一种直流避雷器用ZnO电阻片，其特征在于：制备负载有氧化铈的掺杂SiO2时，分散剂选用质量比为1：（1-2）的十二烷基硫酸钠和聚甲基丙烯酸
6.根据权利要求4所述的一种直流避雷器用ZnO电阻片，其特征在于：制备负载有氧化铈的掺杂SiO2时，加入分散剂后在等离子体放电处理条件后再加入硝酸铈和碳酸氢铵，等离子体处理功率为1-2KW，气压为0.5-0.8MPa。
7.根据权利要求4所述的一种直流避雷器用ZnO电阻片，其特征在于：制备负载有氧化铈的掺杂SiO2时，氯化钠溶液、氯化锂溶液和硝酸钾溶液的添加质量比为1：（1-1.5）：（0.8-1.2），且氯化钠溶液的质量浓度为25-35%，氯化锂溶液的质量浓度为40-50%，硝酸钾的质量浓度为20-30%，混合溶液浸没二氧化硅；
8.根据权利要求4所述的一种直流避雷器用ZnO电阻片，其特征在于：加入硝酸铈和碳酸氢铵后焙烧参数为：首先在80-90℃下处理1-2h，然后在350-400℃下焙烧2-3h。
9.如权利要求1-8任意一项所述一种直流避雷器用ZnO电阻片的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种直流避雷器用zno电阻片，其特征在于，由以下重量百分比的原材料制得：2-5%的bi2o3,1.5-4.5% 的sb2o3,0.8-2.3%的 nio,0.3-2.8%的 co3o4,0.2-2.5% 的mnco3,0.5-1.5%的ga-hf-al2o3，0.1-1.0%的负载有氧化铈的掺杂sio2，0.1-0.5%的sio2，0.03-0.5% 的银玻璃粉，0.01-0.05% 的al(no3)3﹒9h2o，其余为zno。
2.根据权利要求1所述的一种直流避雷器用zno电阻片，其特征在于：ga-hf-al2o3通过以下方法制得：
3.根据权利要求2所述的一种直流避雷器用zno电阻片，其特征在于：制备ga-hf-al2o3时各原料按照以下重量份添加：
4.根据权利要求1所述的一种直流避雷器用zno电阻片，其特征在于：所述负载有氧化铈的掺杂sio2通过以下方法制得：
5.根据权利要求4所述的一种直流避雷器用zno电阻片，其特征在于：制备负载有氧化铈的掺杂sio2时...
【专利技术属性】
技术研发人员：葛平安，葛宇光，
申请(专利权)人：西安天工电气有限公司，
类型：发明
国别省市：
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