24、深度限制超特高压电网过电压的压敏陶瓷材料基础理论与关键技术
发布时间：2020-09-10
信息来源：北京市科学技术委员会网站
字体：
大
中
小
打印
发布时间：2020-09-10
信息来源：北京市科学技术委员会网站
该成果属于能源技术领域。避雷器是电网过电压保护的关键设备，其核心是ZnO压敏电阻阀片。在电压等级提高、容量剧增的新形势下，为深度限制超特高压电网过电压，成果突破了压敏电阻材料微观机理与关键技术难题，研制出新一代高梯度、低残压、大通流、寿命长、高荷电率的压敏电阻。主要创新如下：
1.提出了Zn。压敏电阻参数设计方法。基于微观拓扑结构与双肖特基势垒导通机理，以及晶界稳态与瞬态参数相结合，实现了微观电、热、力多场耦合特性的模拟，获得了不同微观参数对宏观性能的影响特性,为研制高性能压敏电阻提供了配方设计工具。
2.实现了低残压、高梯度及大通流容量协同调控。采用晶界特性和晶粒特性协同调控、超细研磨技术及制备工艺优化、Fe3+离子摻杂抑制气孔的高阻层配方，显著提升了压敏电阻梯度与通流容量、降低残压比。
3.揭示了阀片晶界老化机理，发明了综合老化特性调控技术。测量获得晶界势垒电老化过程中带电离子的迁移、中和过程，解决了Zn。压敏电阻晶界老化起源问题。发明优化晶界老化特性及其一致性的老化荷电率调控技术，采用银离子摻杂和热处理结合，显著提升压敏电阻阀片老化性能，试验证明可在95%荷电率下稳定运行110年。
该成果获授权发明专利19顶、软件著作权9项，发表论文125篇，出版中英文专著3部，主导编写国际导则、国家标准、行业标准各1部。成果支撑了3家避雷器企业技术升级，累计生产阀片640余万片,装配不同电压等级交直流避雷器和吸能装置60万台，应用于2022北京冬奥工程、张北±500kV柔直电网等国内外近千项输变电工程，总体运行良好，为交直流超特高压等各级电网提供了可靠保护，经济和社会效益巨大。
相关人物
