金属及金属氧化物

金属及金属氧化物（共12篇）

金属及金属氧化物 篇1

引言

避雷器是保证电力系统安全运行的重要保护设备之一, 主要用于限制由线路传来的雷电过电压或操作引起的内部过电压, 而金属氧化物避雷器 (以下简称M O A) 由于具有优良的非线性和大通流容量等优点, 从而在电网中得到了广泛的使用。M O A试验的检测方法从单一的停电预试发展到现在的带电测试、在线检测等, 这使得M O A电气性能的检测有了更多的参考依据, 也使得M O A的检测变得更加方便、可靠。随着日益重视供电可靠性指标, M O A停电预试的机会很小, 而在线检测的费用较高, 使得大家将工作重点放在了带电测试方面。

在交流电压下, 避雷器的总泄漏电流包含阻性电流 (有功分量) 和容性电流 (无功分量) 。在正常运行情况下流过避雷器的主要为容性电流, 阻性电流只占很小一部分, 为5%～20%[1]。但当电阻片老化后, 避雷器受潮、内部绝缘部件受损以及表面严重污秽时, 容性电流变化不大, 阻性电流大大增加[2]。所以带电测试主要是检测泄漏电流及其阻性分量。

1 MOA带电测试原理分析

M O A的主体是电阻阀片, 以氧化锌为主要材料, 参以微量的其他金属氧化物等添加剂, 经成形和高温烧结制成。M O A的等效电路[3]如图1所示, 其中Rp反映氧化锌晶体的本体电阻, Cp反映晶界层固有电容。在工作电压作用下, 总泄漏电流ì, 可以分解为阻性电流ìR, 和容性电流ìC, 设工作电压ù与总泄漏电流ì, 的相位差为Φ, 则各电流之间的关系为

从M O A的等效电路和式 (1) 可以看出, 无论什么原因使M O A发生劣化, 将导致等效电容或电阻发生变化, 表现出来的外部可以检测的参数是总泄漏电流ì, 或阻性电流ìR和容性电流ìC, 三者之间的联系是相位差Φ。总泄漏电流ì是M O A的总电流, 可以用串接在避雷器下端的电流表测得, 而相位差Φ可以用相差的原理进行测量。

通常试验仪器的测量是用高灵敏度钳形电流互感器从M O A的接地引下线取其电流信号, 电压信号经电压隔离器从与相连的电压互感器二次侧取得, 或用感应板从避雷器底座附近取得, 电流、电压信号经过傅立叶变换可以得到被测M O A的全阻性电流、阻性电流基波值

2 带电测试方法的判断依据

G B11032-2000[4]《交流无间隙金属氧化物避雷器》规定, 新投运的110k V及以上的金属氧化物避雷器, 3个月测量1次运行电压下的交流泄漏电流, 3个月后, 每半年测量1次, 运行1年后, 每年雷雨季节前测量1次。在运行电压下, 全电流、阻性电流或功率损耗的测量值与初始值比较, 有明显变化时应加强监测, 当阻性电流增加1倍时, 应停电检查。

但阻性电流基波值受运行电压大小、天气、湿度等影响, 因此根据多年的现场使用经验和仪器使用说明, 考虑到δ=90°-Φ相当于介损角, 直接用Φ评价M O A也是十分简捷的:没有“相间干扰”时, Φ大多在81°～86°之间。按“阻性电流不能超过总电流的25%”要求, Φ不能小于75.5°, 可参考表1对M O A性能分段评价:

但是在实际使用中Φ<80°时应当引起注意。

3 现场测试数据结果

对某220kV变电站一组母线用避雷器进行带电测试, 结果如表2。

Ix:全电流

Ir:阻性电流

D:阻性电流占全电流百分比

φ:相角差

对以上数据分析:从表1可以看出I母A相避雷器的全电流大于其它两相避雷器的全电流, 而I母A相避雷器的阻性电流也大于其它两相避雷器的阻性电流, 同时I母A相避雷器的阻性电流占全电流百分比则达到24.12, 接近G B 11032-89规定的25%, 同时相角差为76.16°, 接近规定的75°, 以上数据的不合理表明I母A相避雷器可能存在故障, 带电测试之后我们又进行了停电试验予以对比, 其试验结果为I母A相避雷器上节直流1mA下的参考电压U 1mA与上次试验数据相比较小, 而75%U 1mA泄漏电流达87μA, 明显超出预防性试验规程规定的50μA, 我们判断为I母A相避雷器上节故障, 之后对I母A相避雷器进行解体检查, 发现I母A相避雷器上节有锈蚀痕迹, 原因是避雷器顶部防水盖板密封不严, 有水珠渗到防爆膜外表面凹形位置处, 造成避雷器内部严重受潮。

4 相间干扰下的MOA性能评价

现场测量时, 一字排列的避雷器, 中间B相通过杂散电容对A、C全电流产生影响:A相φ减小2°左右, 阻性电流增大;C相φ增大2°左右, 阻性电流减小甚至为负;B相基本不变, 这种现象称相间干扰。相间干扰时建议用本相PT二次电压测量本相M O A电流, 补偿角度均为0, 即测量时不考虑相间干扰。评价M O A性能时可考虑相间干扰。按相间干扰的对称性, 以B相Φ为准, A相Φ减小的数值基本等于C相Φ增加的数值, 由此可以估计相间干扰角度。例如A相Φ偏小2°, C相Φ偏大3°, 则相间干扰大致为2.5°, 评价M O A性能时, A相Φ+2.5°, B相Φ不变, C相Φ-2.5°。

5 结束语

目前电力系统中的过电压保护电器已普遍采用M O A, 但是运行中M O A的劣化, 将导致避雷器爆炸、中断供电。运行经验表明, 仅仅依靠预防性试验监督, 不但会造成健康设备被迫停电检修, 也不能保证避雷器在试验后的一年中不发生事故。提高电力系统安全可靠性的重要方法之一是对电气设备进行在线测试。对于M O A来说, 35k V及以上电压等级的均可采用现场在线测试, 测试方法简单方便, 试验数据稳定, 与其它试验结果和运行状态基本吻合。氧化锌避雷器在线测试结果能够反映M O A绝缘状况, 提高绝缘试验水平, 对绝缘监督进一步加强具有重要意义。

参考文献

[1]严璋.电气绝缘在线检测技术[M].北京:中国电力出版社.1995

[2]陈化钢.电力设备预防性试验方法及诊断技术[M].北京:中国科学技术出版社.2001

[3]刘明光.电气化铁道高电压绝缘与试验技术[M].成都:西南交通大学出版社.2001

[4]G B11032-2000交流无间隙金属氧化物避雷器[S]

金属及金属氧化物 篇2

金属丝网负载纳米二氧化钛薄膜的制备及催化实验

采用溶胶-凝胶工艺在金属丝网表面制备了均匀透明的`锐钛矿型TiO2纳米薄膜,通过XRD,TEM对薄膜进行了表征,其颗粒大小在12～20 nm,薄膜成膜形态良好.利用甲醛催化实验评价了TiO2纳米薄膜的光催化性能.通过甲醛降解试验,证明了该薄膜具有良好的催化性能.

作 者：李晓俊 王晓丽 刘丰 孙长高 张新恩  作者单位： 刊 名：新技术新工艺  ISTIC英文刊名：NEW TECHNOLOGY & NEW PROCESS 年，卷(期)：2005 “”(9) 分类号：O484 关键词：TiO2   纳米薄膜   光催化  

金属及金属氧化物 篇3

关键词：蔗糖；脱水碳化；还原氧化铜

实验步骤：

九年制义务教育初三化学课本中选用木炭还原氧化铜的演示实验来体现碳的还原性。但该实验要求的條件比较苛刻：要用新制的木炭，木炭与氧化铜的比例要恰当，混合物要求经过充分研磨，另外还需高温（酒精喷灯加热）。即使在这样的条件下，该实验演示的成功率也不高，这直接影响了课堂教学的效果。经过反复研究比较，我选择了蔗糖经浓硫酸脱水炭化以后的产物作为单质炭还原氧化铜和其他一些金属氧化物，可以在酒精灯加热的条件用较短的时间达到演示实验的要求。成功率较高而且效果明显。

实验步骤：

（1）碳化糖的制备：

称取20克蔗糖粉末，装入50毫升烧杯中，加水2至3毫升。搅动使蔗糖润湿。量取13毫升浓硫酸慢慢倾入烧杯中。搅动烧杯中混合物待蔗糖变黑后将玻璃棒垂直插入烧杯中央，蔗糖碳化体积膨胀形成疏松多孔的炭化糖。脱水后的炭化糖研细，用水浸泡10至15分钟，再用水冲洗三至四次，过滤后在干燥箱中烘干备用。这样处理可以除去除去炭化糖中残留的酸性物质和水分，其主要成分为碳。

（2）炭化糖还原氧化铜：

称取一定量炭化糖和氧化铜，配比为一比一至一比二之间。混合均匀后堆积于硬质试管底部。用酒精灯加热，一分钟左右试管中火花四溅，黑色堆积物形成一个红色的火球，同时放出大量气体，该气体使澄清石灰水变混浊。随后火球渐暗，出气速度减慢，反应结束。试管中的物质由黑色变为黄色，倒出黄色物质后试管壁上有光亮的黄色铜镜，现象十分明显，该实验反复多次均能成功。

（3）炭化糖还原其他金属氧化物：

除氧化铜外，用炭化糖还原氧化亚铁、三氧化二铁、氧化锌等金属氧化物效果也较好。

2.结论：

蔗糖经浓硫酸脱水而得到炭疏松多孔，具有较大的的表面积，一定程度上增加了碳的反应活性，使碳还原氧化铜的反应能够在酒精灯加热下在较短时间内完成。选用炭化糖代替木炭还原氧化铜其优点有二：一是用炭化糖还原氧化铜所需反应条件较为宽松，使用酒精灯加热即可，反应物的配比也不必太苛求。二是炭化糖还氧化铜所得产物的颜色为亮黄色。这与文献所报道的金属铜的颜色是相符的。而使用木碳还氧化铜其产物多为砖红色，这有可能是因混有氧化铜而是颜色变化。因此，在初三化学课堂教学中，用炭化糖代替木炭作还原氧化铜的演示实验，不仅效果明显，速度快，而且更具有说服力。

参考文献：

[1]《全国中学化学实验集锦》，浙江教育出版社，1987年，第7页。

[2]王允珉，《中学化学教学法》，华东师范大学出版社，1990年，270页

金属及金属氧化物 篇4

1 金属氧化物避雷器的红外热成像测温

红外测温技术是利用红外热像仪对电气设备在不停电状态进行非接触式检测的一种手段。以往红外热成像测温中, 往往过多关注电流致热型缺陷, 而对电压致热型缺陷关注不够。对MOA而言, 它的常见缺陷类型即属于内部绝缘故障引起的电压致热型缺陷。主要是由于进水受潮或绝缘介质老化, 引起介质损耗增大造成发热。

正常状态下, MOA具有一定的阻性电流分量, 因此其热像特征表现为整体轻度均匀发热。当MOA出现受潮或氧化锌电阻片老化等内部整体均匀缺陷时, 主要表现出整体元件发热特征, 温度高于正常运行时的温度, 但此时其外表面温度分布并不均匀, 热像图特征是中部温度最高, 两端呈下降趋势, 外部温度大致呈轴对称。如果是较大型瓷套管封装的结构, 其最热点通常会靠近上部且不均匀程度也更大。这与MOA内部结构有很大关系, 因为MOA两端散热空间较大, 使热量较容易散发, 端部温度降低较明显。

利用MOA红外热像图进行缺陷分析主要采用同类比较判断法, 也即根据各种MOA的模拟试验和现场检测的经验数据, 对比同组三相设备、同类设备之间对应部位的允许绝对温差值 (0.5—1.0 K) , 超过规定者应结合红外热像图特征综合判断, 必要时进行其他带电试验来确定缺陷的种类和性质。下面以一例110 k V金属氧化物避雷器热缺陷的发现和处理过程为例, 介绍红外测温技术在MOA故障诊断中的应用。

2 金属氧化物避雷器热缺陷的分析实例

2.1 MOA缺陷的红外诊断

2014年6月, 国网福建福州供电公司在迎峰度夏大负荷期间对某变电站110 k V设备进行特巡, 通过红外测温技术发现并及时处置了一起110 k V MOA受潮故障。

从特巡中所得红外热像图 (如图1) 可以看出, 该变电站110 k VⅠ段母线金属氧化物避雷器L1相发热, 高于其他两相约2 K。温差已超出0.5—1.0 K的标准要求。

为判断具体发热部位及性质, 对三相MOA进行线温分析 (如图2) , 发现L1相MOA整体温度偏高。考虑到三相MOA在同一张热像图中因距离不同造成透视关系的差别, 将三相线温等比拉直后 (如图3) 可以明显看出, 三相MOA均呈现中部温度较高两端略低的特点, 但L1相整体明显发热, 尤其中部有两处伞裙间存在发热异常, 符合《带电设备红外诊断应用规范》中关于MOA表面脏污、整体受潮或阀片老化、劣化的热像特征, 参考设备缺陷典型图谱, 初步判断设备存在危急缺陷, 应尽快停电更换。同时, L2相整体也较L3相高了约0.5 K, 虽然无法判断缺陷, 但也值得关注。

图2 MOA进行线温分析

2.2 MOA缺陷的带电测试情况

为慎重起见, 又在次日安排进行了MOA带电测试, 与往年数据进行比对。在“禁用补偿”模式下测量了三相原始值, L1相的电压电流角约60°, 属于劣化的角度范围, 而L2相75°的电压电流角也属于较差的角度。据此相角分解后, L1相的基波阻性电流峰值已达到487μA, 大大超过了国标要求的200μA的标准。对历年数据进行对比后发现, L1相MOA总电流由上一年开始时的600μA左右增长至700μA以上 (L2, L3相未见明显增长) , L1相阻性电流峰值及有功损耗明显增大, L2相阻性电流峰值及有功损耗也有一定增长, 三相有功损耗值的差别与红外热像图上反映的趋势整体一致。

2.3 MOA缺陷的停电测试及解体

两天后, 试验人员又对更换下来的三相MOA进行了停电测试。对MOA表面用丙酮擦拭并干燥后测试, 原绝缘电阻较低的MOA经过表面处理其绝缘电阻有大幅上升, 但仍低于国标要求:L1, L2两相MOA绝缘及电气特性确实存在不同程度的明显劣化;L1相绝缘电阻不合格, 直流泄漏电流超标 (大于50μA) ;L2相避雷器也有一定的劣化趋势。

又对MOA施加运行电压约10 min后测试, 由于持续运行电压较系统电压高, 因此MOA的总泄漏电流也较现场测试时更大。总的来看, L1相阻性电流明显超标 (大于200μA) , L2相也存在比较明显的劣化趋势, 停电测试结果与红外测温、带电测试结论一致。事后对L1, L2两相MOA进行解体分析, 均发现电阻片上部有水凝痕迹, 其中L1相部分电阻片存在新鲜锈蚀, 外表面绝缘漆膜有过热变色现象, 确认了MOA存在故障的结论。

4 总结

红外热成像测温技术对发现MOA早期缺陷具有良好效果, 造成MOA发热的内部缺陷往往发展速度较快, 一旦发现就必须加强跟踪监测, 尽快结合其他带电测试手段进行综合判断, 一旦确认设备缺陷, 尽快予以停电处理或更换。

由于MOA温升值较小, 红外测试时应将测量区间缩小, 以便提高对内部绝缘缺陷反映能力。拍摄热像图时要尽量使仪器与三相检测点的距离基本一致, 尽可能把三相热像图同时放在一张图内以方便比较;当发现各相的热像图有差异时, 可以从不同的方向和角度进行检测, 以排除环境的影响, 在分析时要特别注意排除设备表面污秽的影响。

金属氧化物超级电容器简介 篇5

超级电容器，是一种介于普通静电电容器与二次电池之间的新型储能元件。由于它具有比功率高、比容量大、成本低、循环寿命长、无记忆、充放电效率高，不需要维护和保养等优点，因此在移动通讯、信息技术、电动汽车、航空航天和国防科技等方面具有广阔的应用前景。世界各国都给予了高度重视，并将其作为重点开发项目和战略研究进行研发。超级电容器储能机理

超级电容器按原理可分为双电层电容器和赝电容电容器。作为第一类导体的电极与第二类导体的电解质溶液接触时，充电时则在电极/溶液界面发生电子和离子或偶极子的定向排列，形成双电层电容。双电层电容器的电极通常为具有高比表面积的多孔炭材料，目前常用的炭材料有:活性炭粉末、活性炭纤维、炭黑、碳气凝胶、碳纳米管、玻璃碳、网络结构炭以及某些有机物的炭化产物。

赝电容，也称法拉第准电容，是在电极表面或体相中的二维或准二维空间上，电活性物质进行欠电位沉积，发生高度可逆的化学吸附，脱附或氧化，还原反应，产生和电极充电电位有关的电容。赝电容不仅在电极表面，而且可在整个电极内部产生，因而可获得比双电层电容更高的电容量和能量密度。在相同电极面积的情况下，赝电容可以是双电层电容量的10～100倍。

—1—

金属氧化物超电容电极材料最新进展

对电极材料研究主要集中在各种活性炭材料、金属氧化物材料、导电聚合物材料等。其中活性炭电极材料以产生的双电层为主，金属氧化物材料与导电聚合物材料以产生的赝电容为主，下面就介绍赝电容电极材料的研究进展情况。由于RuO2等活性物质在电极/溶液界面法拉第反应所产生的“准电容”要远大于活性炭材料表面的双层电容，有着广阔的研究前景，已经引起了不少研究者的重视。

1、超细微RuO2电极活性物质的制备与研究

超细微RuO2电极活性物质以其优异的催化活性已经在卤碱工业中得到了广泛的应用，但利用其不同寻常的比容量作为电化学电容的活性物质仅仅是近几年的事情。T.R.JOW对这一活性物质进行了系统的研究，他们使用溶胶凝胶方法制备了超细微RuO2颗粒，在175℃加热若干时间，然后制备成为电极进行测试，此种RuO2电极活性物质具有优异的大电流充放电性能，其单电极比容量高达760F/g。JOW认为制备含水的无定型的RuO2氧化物是加大材料电容量的关键，反应仅仅发生在氧化物电极表层。活性材料中加入大面积导电性碳黑后使材料的大电流放电性能有所改善，功率密度达到100KW/Kg。JOW制备的活性电极可在－52℃～73℃的范围之内连续充放电60，000次以上。JOW等人给出的解释是RuO2⋅xH2O由于是无定型态，电解液容易进入电极材料，由它作电极时，是材料整体参加反应，即材料的利

—2—

用率可达到100%；而RuO2作电极材料时，由于是晶体结构，电解液不易进入电极材料内部，只在材料的表面发生反应。所以虽然RuO2的比表面积大，但实际比容量却比RuO2⋅xH2O小得多（RuO2⋅xH2O法拉第理论容量，900F/g）。由此可见，无定型态结构比晶体结构更适合作超电容电极材料。RuO2电极活性物质在电容量方面的性能是其他的物质所不能比拟的，但由于该种活性物质高昂的价格，大规模的工业化生产尚不现实，因此，人们在寻找各种方法减少RuO2的用量。

纳米RuO2电极活性材料以其不同寻常的比容量而成为研究的热点,研究工作主要集中在运用不同的方法制备活性极高的电极材料。Fang，等在100～200℃以钽基体热分解先驱体乙醇钌制备氧化钌膜，比电容为593F/g,表面电容为4F/㎝。超细微RuO电极活性材料的制备主要采用热分解氧化RuCl3⋅xH2O的水溶液或乙醇溶液(300～800℃)。用此法制得的无水RuO2薄膜作电极,比表面积约为120㎡/g,比容量最大可达380F/g,最大工作电压1.4V左右。用热分解氧化法制备的电极活性材料不含结晶水,属于晶体结构,仅颗粒外层Ru和H作用,因此电极比表面积的大小对电容的影响较大,所得的电极比容量比理论值小得多。

在此材料中,电极表面和体相内均能发生氧化还原反应,使RuO2⋅xH2O的全部体积均能用于电荷存储,大大提高了电极的比容量。此外在粗糙的基体材料或大比表面积的材料上沉积RuO2可获得高比表面积的涂层或粉体材料。氧化钌被认为是实现这个

—3—

目标的重要候选材料，但氧化钌用作超级电容器材料有一个致命的弱点,那就是材料的成本太高,达到了约1＄/g,而相应的碳材料只有约0.02＄/g；且金属钌对环境也有污染，所以它的使用，受到了很大的限制。

2、其他过渡金属氧化物的制备与研究

氧化锰资源广泛、价格低廉、环境友善、具有多种氧化价态，广泛地应用于电池电极材料和氧化催化剂材料上。氧化锰用作超级电容器的电极主要归结为两类，一类为制备氧化锰粉末电极，另一类为制备氧化锰薄膜电极。高比表面积二氧化锰是由Anderson等人发现的一种价格低廉且效果良好的新型电容器材料。他们分别用溶胶凝胶法和电化学沉积法来制备MnO2,通过比较发现,用溶胶凝胶法制备的MnO2的比容量比电沉积法制备的MnO2的比容量高出1/3之多,达到698F/g,且循环1500次后,容量衰减不到10%。这样高的比容量是基于法拉第准电容储能原理,MnO在充放电过程中发生了可逆的法拉第反应,而且由于用溶胶凝胶法制备的MnO2是纳米级的,具有高的比表面积,同时无定型的结构使MnO2晶格扩张,质子很容易存留在里面,而沉淀法制得的晶体结构的微米级MnO2不具有这些特点。

3、其他电极活性材料代替RuO2 RuO2活性物质成本昂贵，因此，必须寻找一种可以代替RuO2活性物质的廉价电极活性物质。这方面的研究工作虽然不少，但遗憾的是至今尚没有发现可以完全代替RuO2的新材料。

—4—

Branko.N.Popov使用醇盐水解溶胶凝胶方法制备了超细Co2O3电极活性物质，单电极的比电容达到了291F/g。另外，杂多酸类化合物是一类很大的化合物族，呈现一种立体的网络式结构且具有很大的比表面积，钼、钨两种氧化物有用作电化学电容电极活性物质的潜力，结合杂多酸类化合物的结构，磷钼杂多酸H3PMo12O14。是作为电极材料的最好选择，目前的部分工作就是围绕这类化合物进行的。使用RuO2作为电容器的另一个电极，电容器双电极比电容达到112F/g，能量密度可以达到37KJ/Kg，具有较大的应用前景。K.C.Tsai使用高温氧化法制备了一种金属钼的氮化物T-MoN。该种物质具有大的材料比表面积（700㎡/g），与RuO2电极组成电容器其双电极比电容达到了125F/g。研究者对包括相对惰性的金属氧化物V2O5，过渡贵金属氧化物IrOx在内的其他活性物质在这方面的应用也进行了实验，目前性能最好的材料仍然是T.R.JOW制备的无定型钌的氧化物。

4、导电聚合物超电容电极材料最新进展

导电聚合物是一种新型的电极材料,其最大的优点是可以通过分子设计选择相应的聚合物结构,从而进一步提高聚合物的性能,以得到符合要求的材料。有关这方面的研究也非常活跃。导电聚合物电极电化学电容器的电容主要来自法拉第准电容,其作用机理是：通过在电极上的聚合物膜中发生快速可逆的n型或p型掺杂和去掺杂氧化还原反应,使聚合物达到很高的储存电荷密度,从而产生很高的法拉第准电容来储存能量,其较高的工作电位

—5—

是源于聚合物的导带和价带之间有较宽的能隙。导电聚合物电容器可分为三类：①两极由同一种p-型掺杂导电聚合物构成,结构对称；放电过程中,去掺杂态的聚合物电极发生氧化(掺杂)反应而掺杂态的电极发生还原(去掺杂)反应,当放电至两电极都处于半掺杂态时,两极电压为零。

因为在电容器体系中,对纯度要求很高,而化学合成方法要使用较多的化学助剂,在得到产物的同时产生了较多的杂质,而且有些杂质是不容易清除的。对于各种类型的电子导聚合物都可以通过电化学方法进行聚合,使用惰性金属电极或碳纸电极作为集流体,在单体分子的水溶液或有机溶液中,以恒定的电压或电流使材料发生聚合反应,某些无法确定聚合条件的材料,可以通过线性电位扫描(循环若干次)的方法合成聚合物,当聚合体系使用有机溶液时,反应要在氩气保护的条件下完成。氧化钌的实用性研究和展望

氧化钌虽然性能优异，但其资源较为紧缺，且价格昂贵，因此各国都在寻求减低其成本的途径。归纳起来，主要工作围绕以下几个方面:（1）使用各种方法制备大面积的RuO2活性物质。（2）将RuO2电极活性物质与其他的金属氧化物混合以达到减少RuO2用量并同时提高材料容量的目的。（3）寻找其他廉价的材料代替RuO2以降低成本。

超级电容器产业在我国刚刚起步，目前比较成熟的技术局限在碳材料双电层电容器的研发和制造中，氧化钌材料氧化还原电

—6—

容器尚无生产，但碳材料的性能远不及氧化钌，只能应用在性能要求较低的民用设备上，无法满足军工和航天工业上的应用，因此目前国内的高性能电容器大部分需要进口，如果能开发出性能优良的氧化钌电容器，并以其低成本占领部分国内市场，定会降低进口产品的比例与价格，无论对国家还是社会都是很大的贡献。

金属及金属氧化物 篇6

高中阶段对非金属性判断的主要依据有两点：第一，根据最高价氧化物对应水化物酸性的强弱来判断。第二，根据与氢气化合生成氢化物的难易程度及其氢化物的稳定性来判断。但是仅根据这两点对有些元素的非金属性却不能判断，例如我们以F、Cl、O三种元素来看，三者的非金属性强弱可以根据元素的电负性大小来判断，元素的电负性数值越大，元素的非金属性越强，氟的电负性为3.98，氧的电负性为3.44，氯的电负性为3.16，则三种元素的非金属性强弱顺序为：F>O>Cl，而三者单质氧化性强弱顺序为：F₂>Cl₂>O₂，与元素非金属性强弱不相对应。这是因为单质在表现氧化性时，要有旧键的断裂和新键的形成，旧键在断裂时与键能有很大的关系。氟气中是单键结合，其键能为155kJ／mol，氯气中也是单键结合，其键能为247kj／mol，氧气中是双键结合，其键能为493kj／mol，氧气因为键能较大，共价键不易断裂，其氧化性相对较小。所以元素的非金属性与单质的氧化性强弱判断的依据不同，不能简单地根据非金属性强弱来判断相应单质的氧化性强弱

相互比较一览表：

金属及金属氧化物 篇7

一、事故经过

宁夏中宁发电有限公司 (以下简称中电公司) 两台330MW亚临界机组始建于2003年, #1、#2机组先后于2004年、2005年投产, 最大设计负荷330MW;锅炉型号:WGZ1112/17.5—3, 最大蒸发量为1112.4T/h, 采用自然循环。其中过热器出口设计温度540℃、出口压力17.54MPa。

2010年11月13日, 该公司#2炉固定端48米处折焰角上方高温过热器发生爆管, 事故现场伴有刺耳的泄漏声, #2炉固定端排烟温度上升, 主汽流量、给水流量有所增大, 机组补水量增大。停炉后, 宁夏银仪电力检修公司 (以下简称银仪公司) 对爆管现场进行检查, 确定爆管位置为过热器第34排第一管圈入口管, 规格为￠54×8, 材质T91。从外观上, 爆口成喇叭状, 爆管后严重变形, 并在巨大的反作用力下将附近的第35、36排部分炉管打弯变形, 推测炉管为瞬间爆开, 爆口如图1所示。

通过进一步对高温过热器、后屏过热器、高温再热器外观、壁厚、硬度和蠕胀等测量, 其吹损程度、硬度、壁厚和蠕胀数据全部在正常范围内。为进一步查明爆管原因, 银仪公司对过热器U型弯进行X射线拍片检查, 发现高过水平直管段 (材质:TP347H) 内有明显的异物, 银仪公司进行了割管检查, 割除管排U型弯后发现, 高温过热器第28、32排炉管内有大量氧化皮沉积物, 其它管排U型弯处也发现了少量的氧化皮沉积物, 如图2所示。银仪公司扩大检查范围, 对高过入口集箱、后屏过热器入口集箱、分隔屏左、右入口集箱的封头进行割除, 并用内窥镜检查, 未发现集箱内有异物。

二、原因分析

针对中宁公司连续爆管的问题, 西安热工研究院、北京必可测科技公司受中电公司委托, 利用其奥氏体不锈钢内壁氧化皮检测技术, 进行有针对性地检测, 对氧化皮脱落堆积严重的管子进行割管检测。从清理出的氧化皮数量表明:中宁公司#2锅炉目前处于氧化皮生成多发期及氧化皮易脱落期。北京必可测科技公司到现场对末级过热器TP347H管子直管段内壁氧化皮厚度及剥落情况检测结果显示:炉前与炉后相比, 炉前侧氧化皮剥落明显, 炉后侧氧化皮分部较为均匀;从固定端数, 炉前第24, 27, 28, 32屏的第1根管, 炉后数第25, 28屏的第1根管氧化皮明显偏厚。其主要分布状态见图3-图6。

根据目前国内外对氧化皮形成、脱落、危害、预防的研究了解, 中电公司#2炉过热器内存有大量氧化皮的原因, 主要是金属壁温频繁或长期过热超温引起, 过热温度虽然没有达到使炉管蠕变的程度, 但长期超温工况下运行导致了金属氧化加剧, 氧化皮脱落后堆积在炉管内, 减小了管内蒸汽的流通截面, 蒸汽无法将炉管热量及时带走, 导致炉管在短时间内因过热而强度急剧下降, 在炉管内蒸汽压力的作用下最终导致爆管。在后续调查中发现, 中电公司运行操作过程中, 曾发生多次炉管超温运行现象, 最长超温时间达30分钟之久。

那么, 炉管氧化皮是怎么产生的, 应如何防范, 遇到此类缺陷后如何处理呢?

三、炉管氧化皮产生的机理及其危害

1. 炉管氧化皮产生的机理

金属的氧化普遍的、缓慢的、正常的化学现象。金属表面的氧化本质上是一个电化学腐蚀过程。室温下, 铁合金产品, 主要指各种钢材, 其表层首先生成的是Fe3O4, 这层氧化膜非常致密, 阻止了金属的进一步氧化, 增强了金属的抗氧化和抗腐蚀性。氧化后, 金属内层为阳极, 表层为阴极, 随着时间的推移, 二价铁离子由内层向外层扩散, 形成Fe3O4, 而氧离子由外层向内层扩散, 形成Fe2O3。由于Fe2+浓度比O2-大得多, 所以这个氧化过程主要是Fe2+的扩散。该反应需通过固态相变实现, 所以虽然在较高温下, 其反应速度依然较低, 氧化速度和时间的关系呈抛物线关系。因此, 一般钢的表面形成的氧化物主要是Fe3O4和Fe2O3。

当温度较高时, 如温度达到400℃时, 会发生如下反应3Fe+4H2O=Fe3O4+4H2↑。当然, 这个反应不会在炉管内发生, 因为Fe与H2O因氧化层的阻隔, 不会接触反应。当温度在570℃以上时, 随着原子能量的提高和迁移速度的加剧, Fe3O4会显得极不稳定, 发生Fe3O4+Fe=4FeO, FeO的厚度是Fe3O4的10倍, 是Fe2O3的100倍, 三种铁氧化物从里到外分布顺序为FeO-Fe3O4-Fe2O3。由于FeO结构较为疏松, 晶格缺陷多, 铁离子缺位, 所以铁离子有很高的扩散系数, 所以金属氧化速度加快, 抗氧化性急剧变坏, 这时氧化和时间就变成直线关系, 氧化皮生成速度加快。需要特别指出的是, 当炉管温度冷却到570℃以下时, FeO就会发生还原分解:4FeO===Fe3O4+Fe, 所以FeO只是金属氧化物在一定温度条件下的不稳定状态。

2. 氧化皮对火电机组运行的危害

炉管内的氧化物厚度如果在合理范围内, 其不会影响锅炉的安全运行, 但在氧化加剧的情况下, 氧化皮脱落对锅炉的安全运行会造成极大的危害:

(1) 氧化皮形成以后, 达到一定厚度后就会剥A/离m。氧化层剥离有2个主要条件:一是氧化膜达到一定厚度 (不锈钢0.1mm、铬钼钢0.2-0.5mm) ;二是温度变化频繁、幅度大、变化率高。过热器的热胀系数一般在 (16-20) ×10-6/℃, 而氧化铁的热胀系数一般在9.1×10-6/℃, 由于热胀系数的差异, 在氧化层达到一定厚度后, 在温度发生变化尤其是剧烈或反复变化, 很容易从金属本体剥离。氧化皮多数被蒸汽带入汽轮机, 在某些情况下会在炉管的U形弯头底部沉积, 阻碍蒸汽流动, 炉管温度不能及时降低, 从而引起炉管过热爆管, 表现出来就是短期超温。

(2) 微小的氧化皮颗粒被带入汽轮机系统后, 会造成主汽门的卡塞缺陷, 影响机组安全性。

(3) 氧化皮固体颗粒对设备磨损而引起严重损坏, 主要发生在汽轮机汽门杆、一级喷嘴单元和中压汽轮机隔板等部位。

(4) 此外, 高温下, 伴随着氧化作用, 还会发生脱碳、腐蚀、渗碳、渗氮等多种反应, 破坏金属的金相组织结构, 产生腐蚀、脆化、裂纹等缺陷, 加速炉管老化, 降低炉管寿命。炉管寿命与温度的关系可用拉尔森-米列尔关系式表示:T (C+lgr) =常数, 其中C为常数, 一般取C=20, 计算误差不超过10%;r为炉管寿命/h。由此式可推算出, 当温度超过10℃时, 炉管的工作寿命会减少一半以上, 即超温运行1h, 就相当于在额定温度下运行2h。

五、防止炉管过度氧化的措施

实际上, 我们并无法阻止炉管的氧化, 但是能通过科学的方法减缓氧化, 避免炉管因加速氧化、深度氧化而发生爆管。为最大限度地减少炉管内氧化层生长和剥落引发的问题, 可采取以下措A/m施:

1.提高运行控制和管理水平, 严格控制管壁温度, 并适当增加温度较高区域的壁温监测点数量。从金属氧化膜的形成机理来看, 火电厂锅炉炉管的氧化与温度有直接的关系, 因此严格控制运行温度是延缓氧化、避免氧化加剧、延长炉管寿命的最重要原因。一般, 同一牌号的金属管道其允许的使用温度比最高允许温度低30-50℃。

2.调整锅炉燃烧工况以改善烟道内烟气温度分布场, 避免炉管局部超温。g

3.适当降低超温报警、预警温度设定值, 在不影响机组出力的情况下, 降低炉管整体的温度水平。

4.控制启停炉的升降温速度, 尤其是不能进行快冷。

5.锅炉启动时及时投入启动旁路系统, 避免过热器、再热器干烧造成的管壁超温。

6.加强对锅炉“四管”的金属监督。严格按照金属监督条例, 利用每次停机时机, 对锅炉重点区域进行监督检查, 测定炉管氧化皮的厚度, 客观地做出安全性评价。

7.检修过程中纠正出列的炉管, 避免形成烟气走廊使其局部温度过高。

六、炉管氧化超标炉管的处理措施

炉管内壁氧化层超标后, 其处理起来比较麻烦。如果只有个别炉管有氧化现象, 经确认后, 只要将氧化的炉管割除更换即可;如果氧化程度严重且范围比较大, 则应进行化学清洗, 并进行蒸汽吹扫, 彻底清理残留在氧化皮颗粒, 吹扫合格后方可投入使用。

针对如中电公司#2炉过热器处于氧化较严重、氧化皮易脱落的现象, 机组长周期运行后, 可适当增大锅炉冷却速度, 使炉管内壁氧化皮充分剥落, 机组启动前对过热器系统进行持续的蒸汽吹扫, 并达到合格标准。

金属及金属氧化物 篇8

硫化物是废水中一个常见的水质指标, 包括硫化氢、硫化氨等非金属硫化物和有机硫化物。有色金属 (主要是铜、铅、锌) 企业废水中硫化物超标已经成为了一个普遍的现象, 超标倍数为2~10倍。由于硫化物不属于污染物总量控制指标和毒性较强的一类污染物, 一般情况下对其污染的重视程度不够, 许多地区没有将其纳入到常规的监测项目中。

近年来, 随着国家排放标准的日益严格和环保监管力度的加大, 硫化物逐渐的纳入到环保体系的监管当中。《铜、镍、钴工业污染物排放标准》 (GB25467-2010) 、《铅、锌工业污染物排放标准》 (GB25466-2010) 规定硫化物排放指标为1.0mg/L;《锡、锑、汞工业污染物排放标准》 (GB30770-2014) 规定硫化物排放指标为0.5mg/L。目前, 硫化物超标问题已经成为制约有色金属企业发展的一个共性和难点问题。

1 有色金属行业硫化物废水的来源和存在形态

1.1 有色金属行业选矿废水中硫化物的来源和存在形态

有色金属行业选矿废水中硫化物主要来源于硫化物主要来自残留选矿药剂和矿石, 其中残留选矿药剂带入的硫化物占主要部分[1]。这些含硫选矿药剂在不同的p H值和温度等条件下可以分解为多种形式的硫化物。如常用的选矿药剂黄药在水解后的主要含硫产物是CS2和少量S、S-、S2-、ROCOS-等;乙硫氮在降解后的最终含硫产物主要也是CS2, 以及少量S、 (C2H5) 2-N-COS-等;CS2在弱碱性溶液中又可水解产生S2-、H2S、S22-、S等硫化物[2]。

所以, 不同条件下的各种降解反应使选矿外排废水中的硫化物组成成份非常复杂, 而且容易形成胶体或不易沉降, 使外排废水中硫化物很难达到国家排放标准。

1.2 有色金属行业冶炼废水中硫化物的来源和存在形态

有色金属冶炼废水一般由以下几种组成[3]:污酸、冲渣水、烟气净化废水、车间冲洗废水和设备冷却水等。其中硫化物主要来源于污酸硫化处理工段过量投加的硫化物。为了保证砷、铜等重金属的去除效果, 在污酸硫化处理工段往往会过量投加硫化钠, 从而导致硫化后液中硫化物的大量存在, 在这种情况下, 硫化物的存在形态主要为溶解性的H2S以及S2-等。

2 有色金属行业废水硫化物治理的研究现状及存在问题

目前国内外对废水中硫化物的处理主要以末端治理技术研究为主[4]~[7], 情况如表1所示。

从表1可知, 目前的研究基本上是针对于低浓度硫化物深度治理的;另外通过对有关企业情况的了解调研, 有色金属行业中废水硫化物超标的治理较普遍存在以下问题:

2.1 污染源不清

没有系统的开展生产过程产生硫化物污染源的识别, 对各股废水的硫化物贡献率和硫化物超标的关键污染源节点不清。

2.2 针对污酸处理中硫化物外加源的优化控制研究不够

在有色冶炼行业中, 污酸处理时过量投加的硫化药剂是一个主要的硫化物外加源, 目前没有解决既合理的控制硫化药剂的投加量, 使废水处理中既能保证砷和重金属达标, 又能使残留在水中的硫化物更少, 实现硫化物源头控制的问题。特别是缺乏针对具体的废水水质特征, 确定最佳的硫化药剂投加量, 建立硫化药剂最佳投加量与ORP (氧化还原电位) 或硫化氢产生等其它控制因素的数值关系等方面的研究。

2.3 末端治理技术的针对性不强

对于低浓度硫化物废水 (硫化物浓度低于50 mg/L) 处理, 常用的处理技术包括氧化法与吸附法。这些技术存在的关键问题在于, 在有色行业废水处理领域的工程实际应用的案例较少, 没有针对具体的废水水质特征, 需要对技术进行筛选与优化。

综上, 在有色金属行业废水中硫化物治理问题上, 无论是在源头控制方面上, 还是各种处理方法上, 都存在着这样或那样的不足之处。

3 技术发展趋势

3.1 对废水中硫化物污染源进行识别, 实现源头控制

采用从源头开始到末端的全过程调查的方法, 建立起生产全过程的硫化物平衡, 分析各股废水的硫化物贡献率, 开展污染源的识别, 确定导致冶炼废水处理出水中硫化物超标的关键污染源节点;再根据冶炼废水的水质特征, 结合企业已有的废水处理工艺 (如石灰铁盐中和沉淀处理工艺) 的实际特点, 对污水站现有工艺运行参数的进行优化, 在此基础上提出硫化物的综合治理方案, 从而实现硫化物的源头控制。

3.2 采用先进、适用的硫化物治理技术

去除硫化物的治理技术很多, 各技术也有各自的适用范围。如直接吹脱法适用用高浓度、大水量硫化物废水的处理, 有结果显示, 吹脱法处理可使S2-浓度由进水时6318mg/L降至50mg/L, 脱硫效果显著[8];化学氧化法多用于低浓度硫化物的处理, 赵英[9]等人研究表明, Fenton氧化法对低浓度的硫化物 (12mg/L) 的去除率可达99%。相关的资料很多, 但缺少针对具体的废水水质特征进行进行技术筛选与条件优化的研究。研究具有针对性的处理药剂、合理控制反应条件, 优化废水中硫化物的末端处理技术, 从而得到先进、适用的硫化物治理技术是今后的发展方向。

以某冶炼厂为例, 首先对其各股废水进行布点监测, 分析硫化物贡献率, 通过分析得出其硫化物污染源主要来自于污酸处理后液和脱硫废水, 根据污染源识别结果对污酸硫化处理工序进行硫化钠减量化的措施, 同时对硫化后液和脱硫废水采用吹脱法和电化学法预处理, 采取治理措施前后数据如表2所示。

从表2数据可以看出, 采取治理措施后硫化后液和脱硫废水中硫化物浓度得到了有效的控制, 总排口废水中硫化物浓度达到了排放标准要求。

4 结语

(1) 有色金属行业废水选矿废水中硫化物主要来源于残留选矿药剂和矿石, 主要以CS2, S2-、H2S、S等无机物形态以及 (C2H5) 2-N-COS-等有机硫形态存在;冶炼废水中的硫化物主要来源于污酸硫化处理工段过量投加的硫化物, 主要存在形态主要为溶解性的H2S以及S2-等。

(2) 对废水中硫化物污染源进行识别, 实现源头控制;采用先进、适用的硫化物治理技术是今后有色行业废水中硫化物治理的发展方向。

摘要：本文在分析有色行业废水中硫化物的来源和存在形态的基础上, 综述有色行业废水中硫化物处理的研究现状和存在问题。对废水中硫化物污染源进行识别, 实现源头控制, 采用先进、适用的硫化物治理技术是今后有色行业废水中硫化物治理的发展方向。

关键词：有色金属行业,硫化物,处理技术,发展趋势

参考文献

[1]赵志龙.有色金属矿山选矿废水中硫化物的治理新途径[J].矿冶, 2003, 1 (12) :77-78.

[2]曾懋华, 黎载波, 龙来寿, 赵旭光.铅锌选矿外排废水中硫化物的产生机理研究[J].韶关学院学报, 2013, 34 (4) :33-38.

[3]王绍文, 邹元龙, 杨晓莉.冶金工业废水处理技术及工程实例[M].北京:化学工业出版社, 2009.

[4]姜峰, 潘永亮, 梁瑞, 陈小光.含硫废水的处理与研究进展[J].兰州理工大学学报, 2004, 30 (5) :68-71.

[5]李彦俊, 魏宏斌.废水处理中硫化物去除技术的研究与应用[J].净水技术, 2010, 29 (6) :9-12, 56.

[6]吴楠, 王三反, 穆永信, 李艳红, 丛琳.含硫废水处理技术的研究及应用[J].广东化工, 2013, 40 (8) :100-101.

[7]陶寅.废水中硫化物的去除技术[J].环境污染与防治2005, 27 (4) :263-265.

[8]王良均, 吴孟周.石油化工废水处理设计手册[M].北京:中国石化出版社, 1996.

金属及金属氧化物 篇9

瓷质墙地砖具有漂亮美观、易于清洁、气孔率低、力学强度高、耐化学腐蚀、抗冻和耐磨等特点，广泛受到人们的青睐。但是，随着陶瓷工业规模迅速扩大，对原材料的需求也越来越多，矿产资源是有限的不可再生资源，优质陶瓷原料日趋减少，并且原料的采购半径增大使得运输费用上涨，导致制造成本越来越高。

我国含铁高的天然矿物资源相当丰富，但是人们对含铁高的原料制造的红坯砖存在误解，认为含铁高的原料生产不出优质的瓷质砖。本文正是基于以上原因，实验研究了陶瓷原料中的碱金属、碱土金属与氧化铁对陶瓷原料烧结性能的影响。

1 实验

1.1 实验仪器与设备

1.2 原料

本实验主要原料均来自于广东新明珠陶瓷有限公司。其组成成分为表2和表3。

1.3 工艺过程

根据配方准确称取各选用原料，混合后按料:球:水=1∶1.5～2∶0.5进行湿法球磨，球磨细度达到250目筛余小于0.7%，再将泥浆倒出进行干燥和造粒，所得到的粉料采用干压的办法成型[1]。坯体干燥后以图1所示的温度制度进行烧成。

2 结果分析与讨论

2.1 配方设计

氧化铁含量高的原料不仅影响瓷质砖的颜色，而氧化铁本身在高温条件下的分解会在陶瓷中产生气泡，影响瓷质砖的性能。在不同的陶瓷原料中三氧化二铁的分解温度和程度是不同的，因此，为了系统考察陶瓷原料中Al2O3、RO(CaO+MgO)、R2O(K2O+Na2O)等主要成分对Fe2O3分解的影响，选取了三因素三水平的正交表L9(33)设计实验，系统与水平的选择方案如表4所示。

按正交表L9(33)展开，原料配方表如表5所示。

2.2 TG-DTA分析

为突出氧化铁的影响，分别在各组配方中外加50%的纯三氧化二铁，9组配方的TG-DTA分析结果见图2。

从图中可以看出，这些样品在800℃左右基本完成第一次热失重，在该温度范围主要发生的化学反应为结晶水的排除，有机物、硫化物的氧化，碳酸盐分解等[2]，这些反应导致了试样重量变化。样品在1100℃以后发生了第二次热失重。资料显示在高温条件下氧化铁存在Fe2O3=2FeO+1/2O2[3]的平衡关系，正是由于样品中含有大量Fe2O3的缘故，使得原料在烧成过程中出现了第二次热失重，因为此时接近于坯体烧结，气孔封闭，放出的气体不能及时排除而引起坯体膨胀起泡，从而影响陶瓷的气孔率和力学性能。

2.3 正交实验分析

为了比较Al2O3、RO、R2O对Fe2O3分解的影响，在图1温度制度下对正交实验样品进行烧成，随炉自然冷却。按照发泡量的多少判断三氧化二铁的分解量。以综合评分方式为发泡量打分，发泡量最少的一个试样分值为0分，发泡量最大的一个试样分值为10分，其他试样分值越大表明发泡量越大。

样品的二次失重起始温度表明，碱土金属对三氧化二铁分解温度B影响最大，其次为碱金属，而Al2O3的作用很小。比较1水平和3水平的结果，似乎存在三氧化二铁分解温度随碱土金属氧化物含量的增加而升高，随碱金属含量的增加而降低这样的关系。碱土金属氧化物与三氧化二铁在高温下发生如下反应：

CaO·Fe2O3和MgO·Fe2O3是黄褐色的针状晶体，抑制了三氧化二铁的分解。

从正交表还可以看出，碱金属氧化物对发泡量的影响最大、碱土金属氧化物次之，氧化铝的影响最小。随着碱金属氧化物和碱土金属氧化物含量的增加发泡量增加，这主要是因为碱金属氧化物和碱土金属氧化物使配方的烧成温度降低，液相量增加，把分解产生的氧气封闭其间，造成气孔率和发泡量增大。

2.4 X射线衍射分析

选取发泡量最大的3号配方，经不同的温度制度热处理后进行了XRD测试，结果如图3。

由图3可以看出，成分固定后，随着烧成温度的提高四氧化三铁含量有所增加，说明温度是促使三氧化二铁发生分解的重要因素。

3 结论

(1)碱土金属氧化物对三氧化二铁分解温度影响最大,其次为碱金属氧化物,而Al2O3的作用很小。似乎三氧化二铁分解温度随碱土金属氧化物含量的增加而升高,随碱金属含量的增加而降低。

(2)碱金属氧化物对发泡量的影响最大、碱土金属氧化物次之，氧化铝的影响最小。随着碱金属氧化物和碱土金属氧化物含量的增加发泡量增加。

(3)成分一定时随着烧成温度的提高四氧化三铁含量有所增加，说明温度是促使三氧化二铁发生分解的重要因素。

摘要：实验研究了陶瓷原料中的碱金属、碱土金属、氧化铝对三氧化二铁分解的起始温度和分解量的影响,并采用TG-DTA和XRD等方法分析了这些成分与三氧化二铁分解之间的机理。

关键词：氧化铁,分解,碱金属,碱土金属

参考文献

[1]林宗寿等.无机非金属材料工学.武汉:武汉工业大学出版社,1999:320-332

[2]陶瓷工艺学.中国建筑工业出版社,1981:p.182

金属氧化物避雷器电流参数分析 篇10

为了解金属氧化物避雷器 (英文缩写为MOA) 的电气性能, 一个非常有效的手段就是测量其交流运行电压下的泄漏电流, 通过对泄漏电流中各分量的分析来判断MOA性能的优劣及造成劣化的原因。哪些工频电流参数能正确反映MOA性能的好坏有不同看法, 为搞清楚这个问题, 有必要作深入的探讨。

2 MOA的基本电流参数及物理特性

对交流运行电压下MOA的泄漏电流而言, 全电流无疑是重要的基本参数之一, 是主要的测量对象。全电流由容性电流和阻性电流组成。正常情况下, 流过MOA阀片主要是容性电流, 阻性电流相对较小, 仅占全电流的10%左右。虽然容性电流被认为是线性变化, 但由于MOA阀片的非线性, 导致阻性电流为一非正弦波, 因此全电流波也为非正弦波。当流过MOA总体的电流I为已知时, 其压降U为:

(1)

式中A—与阀片高度、面积有关的常数。

变换后, 已知压降U时计算I的公式为

(2)

式中undefined

阻性电流是另一重要的基本参数, 它由阻性电流基波和各奇次谐波电流组成, 其傅里叶级数的展开式为

(3)

式中各次谐波电流幅值的表达式为

(4)

由基波和各奇次谐波电流组成的阻性电流为非正弦波, 因此阻性电流总是用峰值来表示。在实际分析中, 由于三次以上奇次谐波电流的值很小, 一般总认为阻性电流峰值由基波和三次谐波电流组成, 它能综合反映MOA的受潮、元件损坏、表面污秽和阀片老化。阻性电流峰值和全电流波虽同为非正弦波, 但由于全电流中的容性电流波在相位上超前阻性电流波90°, 因此两者的波形还是有较大的差别。

阻性电流基波是个正弦分量, 主要反映MOA有功分量的变化。与阻性电流峰值一样, 阻性电流基波也能反映MOA的受潮、元件损坏、表面污秽和阀片老化情况, 不同的是它是从功率损耗的角度来反映的。

阻性电流三次谐波分量也是个正弦分量, 它和其它奇次谐波电流是由MOA阀片的非线性特性而产生的。三次谐波分量与阻性电流基波之间存在一定函数关系, 三次谐波电流分量的大小可间接反映MOA有功损耗的变化和阀片的老化情况。目前一些阻性电流仪就是根据它们之间的这种关系制造出来的。

容性电流分量是个正弦量, 随着外施电压的增大按线性规律增加。当阀片温度增加时, 容性电流分量值也有微略的改变, 但这种变化比起阻性电流的变化要小得多, 可忽略。正常情况下容性电流中的高次谐波含量只有 (容性电流) 基波量的1%～2%[2], 因此可以认为容性电流分量是线性变化的。

3 电流参数反映MOA的电气特性

根据上一节的分析, 各电流量都能反映MOA电气性能的变化。那么谁是最主要的量, 测试仪器应该给出哪些测量值, 每次预试后应纪录哪些电流值作为判断值和今后的比较量, 对这些问题各有不同看法。

3.1 全电流

电力预防性试验规程 (DL/T596-1996) [6]规定“对MOA应测量运行电压下的全电流、阻性电流或功率损耗”。这表明全电流和阻性电流是必须监测的两个基本量。全电流是个非正弦量, 应以峰值来表示。全电流峰值由容性电流和阻性电流组成, 阻性电流所占成分很小, 因此全电流对阻性电流的变化反映不灵敏, 就是有反应也容易被测量的分散性所掩盖, 导致无法进行正确的判别。它的价值主要体现在MOA有较大故障或老化较严重时, 因此它只是一个不可缺少的参考量。

3.2 阻性电流峰值分量

阻性电流峰值由包括基波在内的各奇次谐波叠加而成。在系统持续运行电压下, 正常的阻性电流峰值约100～200μA, MOA受潮和阀片老化后, 阻性电流峰值的变化很容易达到这个数量级, 因此阻性电流峰值综合反映MOA性能的变化是比较灵敏的, 很多情况下都以它数值的大小来判别MOA性能的优劣。预防性试验规程 (DL/T596-1996) 规定:当阻性电流增加到初始值的一倍时, 应停电检查[6]。部分避雷器的生产厂家也规定了运行电压下阻性电流 (峰值) 允许的上限值, 作为判别MOA性能优劣的参考标准 (如西瓷厂对330kV避雷器规定为0.3mA) [1]。国外一些观点还认为MOA阀片的功率损耗 (或阻性电流分量) 达到初始值的2倍时, 或阻性电流达到10mA时, 避雷器就不再能够可靠工作了, 以此来推算其预期寿命[4]。阻性电流峰值IRP是一个非常重要参数, 在作MOA性能的好坏的初步判断时应以它的大小作为标准。但它只是一个综合量的反映, 且易受电源谐波的影响, 因此在对造成阻性电流增大原因作深入分析时仅靠它是不够的。

3.3 阻性电流基波分量

阻性电流基波是从功率损耗角度综合反映MOA性能的分量。与阻性电流峰值IRP一样, 作MOA缺陷的深入分析和判断时它的局限性就体现出来了, 因此在MOA性能变化和缺陷的判断方面它也是一个综合判断量。由于阻性电流基波不受电源电压谐波的影响, 因此有人提出用测量阻性电流基波的方法代替测量阻性电流峰值, 并以此制造出了测量仪器[5]。这样做是否正确下面还要深入进行讨论。

3.4 阻性电流三次谐波分量

阻性电流三次谐波是由MOA阀片的非线性产生的。MOA阀片老化之后, 阻性电流中的三次谐波成分增大[1]。三次谐波分量只反映MOA阀片的老化, 是一个不折不扣的局部判断量。

3.5 用各电流分量判断MOA性能的方法

从以上分析可看出, MOA的各个基本电流量在反映MOA缺陷方面都有一定的局限性, 都不能单独作为一个判断量来确认MOA性能变化的原因。正确的方法是准确地测量各个基本电流量, 根据各个电流量的大小综合分析和判断MOA性能的好坏和变化的原因。

目前流行这样一种观点, 认为阻性电流基波IR1是反映MOA性能的好坏的主要参数, 测量仪器与测它为主;试验中只纪录全电流和阻性电流基波IR1, 并以其作判断值及试验的初始比较值。持这样观点的人认为①IR1既包括MOA受潮等的信息也包括其老化的信息。②电源电压谐波会给MOA阻性电流峰值的测量带来较大的误差, 而IR1并不包括谐波分量。

根据公式 (2) 和 (3) , 当MOA阀片老化后其β值增大, 从而基波电流IR1及谐波电流IRN也相应增大。IR1的老化增大与IR3的老化增大是有区别的, IR1反映的是阀片老化导致的有功量的增加, 而IR3等反映的是阀片老化后电流非线性的变大。文[3]指出根据国外的研究, MOA阀片的劣化主要使其中的IR3加大, 受潮将主要使其中的IR1加大。文[3]还给出了相邻两奇次 (n次、n-2次) 谐波阻性电流幅值间的关系

(5)

公式显示, n=3时, 随着β值的增加, IR3占IR1的比例越来越大, 最终趋近1:1。如n=3对, 当β=3时, undefined, 当β=10时undefined, 已超过1/2。由此可见IR3对阀片老化的反映是十分灵敏的。IR1主要反映MOA有功分量的变化, 因此对诸如MOA瓷套表面脏污、内部元件损坏和受潮及老化等均有反映, 是个综合判断量。如果测试后只给出一个有变化的IR1值, 测试者能知道是什么状况造成这种变化的吗?事实上IR1与IRP一样只能笼统地对MOA性能作出反映, 对阀片老化的反映也不灵敏, 因此仅凭IR1这一参数是不能有效地对造成MOA性能变化的原因作出正确判断的。

对MOA性能变化原因正确测量和判别的方法是, 用能全面正确测量MOA参数的记录仪记录I、IRP、IR1和IR3等参数。当发现I和IRP有增加, 说明MOA有问题, 比较IR1和IR3的变化, IR1增大;IR3没变化, 可认为MOA有受潮、脏污等。反之IR3明显增大;IR1有增加但变化不明显, 则可断定MOA的阀片在老化。

3.6 电压的谐波含量对阻性电流测量的影响

电压的谐波含量对阻性电流幅值是有影响的, 如电压谐波含量增大则影响更为显著[2]。但实际上除个别谐波较大的区域 (如冶炼厂、电力机车等) 外, 电力系统中的电压谐波分量并不大。按标准规定110kV及以上电网的谐波含量应在1.5%以内。谐波的影响主要表现在谐波含量的变化方面, 如系统内的电压谐波含量基本保持恒定, 相对比较时, 这个影响可以被排除。在停电状态下的预试中, 电压谐波主要来自试验电源 (如试验变压器等) 。如每次试验采用同一电源, 在相对比较中, 谐波的影响也可以被排除。另外利用IR1只反映MOA阀片老化有功分量变化的特性, 对各测量参数进行综合比较, 可有效地判断是谐波的影响还是MOA阀片的老化。准确测量IRP、IR1和IR3等参数, 当仅由系统电压谐波造成MOA谐波电流增加而阀片未老化时, 只有IRP和IR3会变化, 而IR1不会变化;当IRP、IR1和IR3三个电流参数同时变大时 (增大比例不一样) , 说明MOA阀片在老化, 应引起注意。这样的综合分析和判断有利于克服电压谐波造成的测量不确定性和误差。

3.7 用优良的仪器和正确的测量方法

目前不少厂家生产的阻性电流测试仪只能测量部分电流参数, 且不少参数还有很大的测量误差。对这样的仪器, 可以认为不具备正确测量的能力, 不能有效用于MOA阻性电流的测量, 厂家应对其进行改造和完善, 使其真正能用于现场的阻性电流测量。对现场测试人员而言, 掌握正确的测量方法, 全面准确地测量各性能参数, 认真分析综合比较, 不能只以部分参数来判别MOA的性能变化, 这样才能不断提高测试水平, 对试品性能作出正确的判断。

4 结论

1) 对MOA的特性而言, 非正弦的阻性电流峰值是一个非常重要的参数, MOA性能的很多判据都是以它为标准的, 应认真准确测量。

2) 阻性电流基波对MOA阀片老化的反映不灵敏, 仅综合性地反映MOA阀片的功率损耗, 因此不能有效地分辨MOA性能的变化原因, 单独以它作为判断MOA性能好坏和变化原因的参数是不行的。

3) 要对被试MOA的性能作出正确的判断, 必须用测量误差小而测量参数全的测试仪全面记录各参数, 并在此基础上进行综合分析比较, 只有这样才能得出正确的结论。

参考文献

[1]蒋国雄, 丘毓昌.避雷器及其高压试验[M].西安交通大学出版社, 1989.

[2]梁毓锦.金属氧化物非线性电阻在电力系统中的应用[M].中国电力出版社, 1997.

[3]王秉均.金属氧化物避雷器[M].水利电力出版社, 1993.

[4]熊泰昌《电力避雷器的原理、试验与维修》水利电力出版社, 1993.

[5]颜文.便携式MOA-RCD阻性电流测量仪[J].中国电力, 1993年7期.

金属护套的应用及特点 篇11

【关键词】高压电缆；金属护套；氩弧焊铝护套

电缆金属护套的最主要作用是防水和零序短路电流热稳定，其次还有密封、防腐蚀，机械保护和屏蔽等作用。电缆金属护套常用的材料有铅、铝、不锈钢和铜。铅因为熔点低，易于加工，长期以来一直被用来制作电缆的金属护套，具有成熟的经验。

1.高压电缆金属护套的生产工艺

金属护套按生产工艺主要分为三大类：挤包无缝金属套，纵向焊缝金属套和综合护套。挤包无缝金属套又可分为挤包铅套、无缝挤包铝套和无缝挤包皱纹铝套。纵向焊缝金属套即焊缝波纹铝套。

以上金属护套方式各有利弊，各有其适用性，无缝铅套电缆结构紧密，纵向防水性能好，铅的化学性能稳定和耐腐蚀性好，而另一方面，铅的蠕动性好，结构尺寸设计时无须在铅套与绝缘间留有间隙，绝缘膨胀时铅套被撑大，而绝缘表面仍然平整，不会影响绝缘质量。而其他各类波纹金属套内必须留有足够的膨胀间隙，以免绝缘膨胀后在绝缘表面留下波纹的凹痕，影响电缆电气性能。铅套的另一优点是接续方便，在接头过程中可直接搪铅。而其缺点一是重量大；二是热稳定性差，在铅套外往往要加上铜丝屏蔽，增加了成本。无缝波纹铝套最大的优点是重量轻，短路热稳定容量大，在短路电流持续时间长的系统中，一般标准厚度的铝套即能满足要求。挤压波纹铝套的缺点是铝的挤压温度高，挤压时模座温度高约为500℃，为防止绝缘线芯被烫伤，要在铝套内包上铜丝编织玻璃丝或半导电阻水带，增加了工艺和产品成本。

2.国内电缆厂家高压电缆护套生产方式调查

国内高压电缆金属护套目前以上三种方式都有存在，其中铅包电缆生产厂家有郑州电缆厂等，铝包电缆分为挤包式和焊接式两种，挤包式的生产厂家有红旗电缆厂等六家。

其它电缆厂高压电缆的金属套是焊接皱纹铝套或铜套。据可靠消息以下电缆厂正在考虑上压铝机设备，阳谷电缆厂、无锡圣安电缆厂、广东珠江电缆厂、江苏江南电缆厂、浙江万马电缆、浙江富春江集团等。

3.不同金属护套的特点

3.1铅护套

铅护套机械强度差，强度低，铠装效果差；铅护套有很大的蠕变性和疲劳龟裂性，在受到振动的地方，甚至在远距离运送电缆的过程中的振动都会引起龟裂现象，铅包电缆常会发生护套涨破等故障。

短路容量小。铅的电阻系数比铝的高，铅护套要满足技术条件中的短路热稳定要求，铅套的截面要比铝套大得多。

重量大，同规格的铅护套电缆比铝护套电缆重得多，一般要重30%至70%，在敷设和施工中不太受欢迎。

铅的比重为11.34是铝的4.2倍，铅套原材料的成本要比铝套大的多。以110KV1×630平方毫米电线为例作一对比：铅套厚度为4mm，铝套为2mm；在每米铅套电缆中，铅的重量是铝套电缆中铝重量的7.5倍。按99年同期的市场价格计算，铅的原料每吨价格虽是铝的34%，而铅钳套内铅原料成本价是铝的2.5倍。如技术条件中对短路持续时间提了过长的要求时，在设计铅套的热稳定中要增加铜丝屏蔽，会使两种金属套的原料成本相差更大。

3.2铝护套电缆

机械强度高（几乎是铅的5倍），不怕震动，耐蠕变性能好，多用于落差较大、直埋情况下。

短路容量大：相同截面的铝套要比铅套短路容量大得多，可用于过载的情况下。

抗张性好：铝的屈服极限强度为铅的2～3倍，铝护套比铅护套可承受较大的拉力，在敷设牵引时不易损坏。

抗压性好：铝护套用于地下埋设时可不必用钢带，且钢带铠装对提高铝护套的抗压性能并不显著。铅护套用于地下埋设必须铠装。

防雷性好：铝的电导率是铅的7倍，熔点为铅的2倍，雷击时，铝护套的排流性能比铅护套好，反击芯线绝缘和烧熔较难发生。

铝护套通过轧纹较好地改善了电缆的柔软性能，完全满足了电缆施工敷设要求；同时有良好的防腐性能。

4.铝护套与铅护套电缆比较

铝护套耐震动性好：纯铅在振动情况下易于龟裂，铅合金的耐振性提高也不大。铝护套耐振性好，在一般振动场所敷设，如过桥、架空等可不需防振装置。

铝护套耐蠕变性好：铅护套在自重的作用下，易于产生晶格间蠕动变形而破坏，在温度和内压力等作用下，蠕变加剧。铝护套一般不发生蠕变现象。

铝护套短路容量大：铅的电阻系数比铝的高，相同截面的铝套要比铅套短路容量大得多，可用于过载的情况下。

铝护套弹性好：铝的弹性极限强度为铅的5～10倍，在落差较大或过负荷情况下，油纸绝缘铅护套电缆常会发生胀破、干枯、漏油等现象，而铝护套电缆可以避免。

铝护套抗张性好：铝的屈服极限强度为铅的2～3倍，铝护套比铅护套可承受较大的拉力，在敷设牵引时不易损坏。

铝护套抗压性好：铝护套用于地下埋设时可不必用钢带，且钢带铠装对提高铝护套的抗压性能并不显著。铅护套用于地下埋设必须铠装。

铝护套防雷性好：铝的电导率是铅的7倍，熔点为铅的2倍，雷击时，铝护套的排流性能比铅护套好，反击芯线绝缘和烧熔较难发生。

铝护套屏蔽性好：铝护套抗外界电磁场的干扰能力比铅护套好得多。

铝护套防生物性好：铝的硬度约为铅的10倍，抗虫害、抗鼠咬及蚁害能力较铅好。

铝护套重量轻：同规格电缆，铝护套比铅护套电缆重量轻得多，铝护套通过轧纹较好地改善了电缆的柔软性能，完全满足了电缆施工敷设要求；很受敷设施工者的欢迎。

铝护套的防腐性能好：在大气中，由于铝具有表面氧化而形成一层附着良好致密的氧化膜保护层的特性及我们设计在皱纹铝护套表面涂覆防蚀层，更加有效地提高了铝护套的防腐性能。

5.氩弧焊焊接铝护套与挤包铝护套比较

氩弧焊工艺是在氩气和氦气的保护下，以铝板为负极，钨极为正极，通过低电压、大电流来完成焊接。焊头只有2mm大，而且由保护气体连续吹向焊接处，并迅速带走热量，使焊接部位均匀快速冷却，电缆结构不会受任何不良影响（实测证明焊点处缓冲层表面温度为60℃，电缆线芯外屏蔽表面为33℃），也避免了铝护套的高温氧化。

挤包铝工艺是铝在半熔融状态下挤出，挤出温度高达500℃ ，会对电缆内部结构造成不良影响，降低电缆的使用寿命。

由于挤包铝是采用挤出工艺，如果控制不当容易造成铝护套厚度不均，容易产生微孔、砂眼等现象，这就使铝护套强度极不均匀，降低铝护套的径向防水性能。而氩弧焊工艺是对厚度均匀的冷轧铝板进行焊接就不存在这种问题。经权威机构试验证明，在焊缝处的强度与其它地方的强度无明显差别。

氩弧焊接技术用于高压电缆产品的生产上，不是中国电缆生产企业首创，其实在世界上最为严格的AEICCS7-93美国电缆标准中就建议采用皱纹焊接铝套，或焊接的铜和钢套电缆，而没有提及要求挤包的铝套电缆，至于600℃高温下挤出的铝护套，由于此种工艺下电缆四周都存在高温，在热效应方面与焊接型比较，有待进一步验证。

通过对焊接铝护套工艺的研究、实际测量、理论计算和试验验证得出如下结论：

A.高温焊接时，由于焊接的热量不是足够的大，再加上焊点是在不断的移动和电缆结构特点，又采取冷却措施，温度沿电缆径向下降很快，所以在绝缘表面温度很低。

B.在焊接过程中，绝缘四周表面的温度分布相差不大，没有产生局部过热的可能。

C.在焊接过程中，电缆铝护套层与绝缘表面之间的温度分布，理论计算值与实际测量值基本吻合。

现在各电缆企业采用了先进的氩弧焊技术，并装有超声波在线检测设备，保证了焊接的密封性，同时又进行浸水气密性的中间检查试验，所以焊接铝护套完全可以同挤出型铝护套相媲美。

【参考文献】

[1]王晓兵.高压电缆金属护套研究.华南理工大学.

金属及金属氧化物 篇12

近年来随着现代科学技术的不断发展, 新型金属氧化物避雷器因其优良的技术性能逐渐取代了其他避雷器, 成为电力系统的换代保护设备。金属氧化物避雷器又被称为MOA, 是由金属氧化物阀片组成的, 并可能串联 (或并联) 有放电间隙的避雷器。金属氧化物避雷器由于保护性能好、非线性特性好和通流能力强等特点, 被广泛应用电力系统中, 因此, 对新型金属氧化物避雷器技术性能的研究势在必行。

1 避雷器的介绍

避雷器能够有效的保护设备避免雷击, 在进入变电站的雷电冲击波超过避雷器的保护时, 避雷器通过接地引线将雷电引到地上放电, 根据接地装置, 控制雷电压幅值在被保护设备雷电冲击水平以下, 从而保证电气设备的安全。

按照避雷器发展的先后顺序划分为以下几种:一是间隙保护, 最为简单的避雷器;二是管型避雷器, 放电之后能够自行弧灭;三是阀型避雷器, 可以把零散的放电间隙分成多个短的串联间隙, 非线性电阻也随之增加, 保护性能有所提高;四是磁吹避雷器, 利用磁吹式火花之间的缝隙, 对灭弧能力进行提高, 而且能有效的限制内部过大的电压;五是氧化锌避雷器, 利用氧化锌阀片达到理想的伏安特性, 即大电流低电阻、电流非线性、避雷器上电压限制和正常工作下电压的高电阻等特性, 氧化锌避雷器具备无续流残压低、无间隙等优点, 对内部过电压起到有效的预防作用, 被广泛的应用在电力系统中。

2 新型金属氧化物避雷器的优势

新型金属氧化物避雷器是具有压敏电阻片的避雷器, 多晶半导体陶瓷元件是由氧化锌等金属氧化物烧结而成的, 阀片特性非常理想, 同时还有通流能力强、保护特性好、非线性系数小、能量吸收能力强、稳定性好和结构简单等优点。

通流能力强。避雷器很容易吸收能量, 由于不能制约串联间隙, 仅靠阀片本身的强度来支撑, 而同碳化硅的阀片单位面积通流要比氧化物阀片面积小很多, 所以氧化物阀片制成的避雷器, 不仅可以对操作过程中的过电压进行限制, 而且可以对大气过电压进行限制, 从而来完成对操作过程中的过电压的限制。

保护性能好。新型金属氧化物避雷器动作不用间隔, 当电压升高时, 快速吸收电压能量, 能够有效地抑制过电压现象。

非线性好。非线性系数α的值非常小。当金属氧化物阀片通过1m A~10k A的电流时, α值大概在0.02~0.06之间。额定电压下, 通过的电流微弱, 所以金属氧化物避雷器也被称为无间隙避雷器。

金属氧化物避雷器结构简单、耐重复动作能力强、易于批量生产、造价低、耐污性能好、适用于多种特殊需要。金属氧化物避雷器的这些优势, 使得它的发展潜力巨大, 是世界各国避雷器的发展方向, 也将是未来特高压系统的过电压保护设备。

3 新型金属氧化物避雷器的技术性能

在正常工作情况下, 金属氧化物避雷器的电流非常微弱, 受工频电压的作用, 情况逐渐恶化, 电阻特性发生改变, 导致泄漏电流的增加。并且金属氧化物避雷器密封不严、结构不好和内部构件受潮等也会导致运行中出现问题。为了使新型金属氧化物避雷器能够正常工作, 对新型金属氧化物避雷器的技术性能进行分析, 对避雷器进行监测是非常有必要的。

3.1 在线监测技术

目前, 我国针对新型金属氧化物避雷器做了非常多的研究, 提出了很多在线监测方案, 如零序电流法、电流法和补偿法监测阻性电流法等, 但有些还处在研究试验中, 没有实际应用在实际工作中。下面主要对全电流法和数字谐波分析法做详细的介绍。

全电流法是指通过测量流过避雷器全泄漏电流的大小, 从而对金属氧化物避雷器的运行情况进行监测判断。这种方法简单方便, 能够有效的避免避雷器的早期老化。当受潮时, 金属氧化物避雷器有缺损, 导致因阻性电流IR随之增大, 这时候通过全电流法可以很容易的判断出变化的发生。研究表明, 全电流增加一倍时, 避雷器的受潮情况就已经变得非常严重, 当全电流增加2-3倍时, 已经变得非常危险, 对金属氧化物避雷器进行全电流法的在线监测能够有效地避免受潮情况发生。在实际的应用中, 油田电网已经在推广使用JJS Y-12、SOW JS-8等在线监测仪, 而这两种在线监测仪的原理采用的就是全电流法。

数字谐波分析法是指采用FFT变换技术, 在金属氧化物避雷器的接地引线过程中接入灵敏度很强的AT, 处理数据信号, 从而得到阻性电流和全电流的有效值, 能够有效的解决远传数据与隔离光电等问题。研究表明, 采用数字谐波分析法对电力设备进行在线监测的数据结果较为可靠准确, 使电力设备能够长期稳定安全的运行下去。油田电网已经开始使用的GD-8型绝缘, 它的在线监测原理采用的就是数字谐波分析法。

目前, 我国还有根据光纤取样技术监测避雷器的全电流。光纤取样技术是指在金属氧化物避雷器运行时对接地电流取样, 把泄漏电流转变成光脉冲频率, 从而避免了避雷器中隔离高压、无源取样、数据远传情况的发生。但这种技术还没完全成熟, 它的稳定灵敏性还有待考验。

3.2 带电测试技术

带电测试技术是指在带电状态下, 对金属氧化物避雷器进行监测, 它能够有效地避免氧化锌阀片的受潮和老化, 从来判断避雷器的绝缘情况。带电测试技术是在金属氧化物避雷器在线诊断与监测的基础, 对测试人员来说有一定的危险性, 但对设备绝缘情况诊断有一定的指导意义。金属氧化物避雷器带电测试技术主要采用谐波分析法与补偿法两种。下面主要对谐波分析法进行分析。

谐波分析法是指根据谐波分析和数字测量技术, 在泄漏电流中把阻性电流基波值分离出来, 有的也用远红外技术对金属氧化物避雷器进行带电测试。谐波分析法非常简单、易操作、安全系数高, 非常适合现场使用。在正常工作情况中, 金属氧化物避雷器对阻性电流进行分离, 会有整体轻度发热的情况发生, 老化则有多个元件普遍发热的情况发生。通过对金属氧化物避雷器各个阀片的温度来分析是否有缺陷存在。研究表明, 当温差在1℃时就能测试出是否有缺陷存在。但这种方法易受外界干扰, 还需要配合其他技术来一起进行监测。

3.3 预防性试验

现阶段, 金属氧化物避雷器的预防性试验主要是测试金属氧化物避雷器的泄漏电流。一般情况下, 伏安特性曲线从小电流进入击穿区域拐点处, 金属氧化物避雷器才开始对过电压进行限制, 之后限制越来越强。预防性试验能有有效的判断工作电流是否符合规定, 来保证设备的安全。

4 结束语

研究表明, 氧化锌避雷器损坏的主要原因是操作过程中的过电压和受潮, 因此, 对新型金属氧化物避雷器进行监测显的尤为重要, 关键是对新型金属氧化物避雷器的技术性能进行研究, 从而使得设备能够安全稳定的运行。

参考文献

[1]张宏利等.金属氧化物避雷器监测技术[J]电工技术, 2004, 2.

[2]朱星宇等.金属氧化物避雷器监测与诊断技术分析[A], 中国煤炭学会自动化专业委员会学术会议论文集[C], 2006.