Wpływ temperatury na parametry warystorów tlenkowych ograniczników przepięć niskiego napięcia badanych metodami spektroskopii impedancyjnej

• Autorzy: Zydroń P. , Bonk M. , Fuśnik Ł. , Szafraniak B.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2016.10.38

Warianty tytułu

EN

Influence of temperature on parameters of low-voltage surge arresters' metal-oxide varistors investigated by impedance spectroscopy methods

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Warystory tlenkowe znalazły powszechne zastosowanie w układach ograniczających wartości przepięć powstających w sieciach i układach elektroenergetycznych. W artykule opisano zagadnienia związane ze stosowaniem szerokopasmowej spektroskopii impedancyjnej dla określenia wybranych parametrów elektrycznych i materiałowych niskonapięciowych ograniczników przepięć. Są one ilustrowane wynikami badań wykonanych dla określenia wpływu temperatury oraz udarowych narażeń prądowych na wybrane parametry opisujące stan warystora.

EN

Gapless Metal-Oxide Varistors are widely used in systems limiting the surges which arise in electrical networks and electrical power systems. The article describes issues related to the application of wideband impedance spectroscopy for the experimental determination of some of electrical and material parameters of low voltage surge arresters. They are illustrated with examples of the results of tests performed to determine the effect of temperature and high current pulse stresses on some parameters describing the condition of the varistor.

Słowa kluczowe

PL

warystory tlenkowe; ograniczniki przepięć; spektroskopia impedancyjna; modele warystorów

EN

surge arresters; impedance spectroscopy; varistors' models; MOV varistors

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2016
• Tom: R. 92, nr 10
• Strony: 158--162
• Opis fizyczny: Bibliogr. 37 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Zydroń P.

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie, Kraków, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Bonk M.

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie, Kraków, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Fuśnik Ł.

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie, Kraków, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Szafraniak B.

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie, Kraków, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• [1] Ashworth F., Needham W., Sillars R.W., Silicon carbide nonohmic resistors, J. Inst. Electr. Eng., 93, Part I (1946), no. 69, 385-401
• [2] Furgał J., Analiza narażeń przepięciowych izolacji transformatora chronionego iskiernikowymi i beziskiernikowymi ogranicznikami przepięć, Wyd. AGH, Seria Rozprawy i Monografie, nr 118, Kraków, 2003
• [3] Matsuoka M., Nonohmic properties of zinc oxide ceramics, Jpn. J. Appl.Phys., 10 (1971), no. 6, 736 – 746
• [4] Eda K., Zinc oxide varistors, IEEE Electr. Insul Mag., 5 (1989), no. 6, 28-41
• [5] Mielcarek W., Uwarunkowania technologiczne warystorów tlenkowych, Prace Instytutu Elektrotechniki, Zeszyt nr 212, Warszawa, 2002
• [6] Gupta T.K., Application of zinc oxide varistors, J. Am. Ceram. Soc., 73 (1990), no. 7, 1817-1840
• [7] Meshkatoddini M.R., Investigation of the influence of the ZnO varistor preparation method on its characteristics, Conf. Rec. 2008 IEEE Int. Symp. on Electr. Insul. ISEI 2008, 320-323
• [8] Gubański A., Mielcarek W., Prociów K., Warycha J, Wróbel J., The effect of aluminium additive on the electrical properties of ZnO varistors, Materials Science – Poland, 27 (2009), no. 4/2, 1207-1218
• [9] Physical properties of zinc oxide varistors, ABB Power Technology Products AB, High Voltage Products, Surge Arresters, 2002
• [10] Levinson L.M., Philipp H.R., The physics of metal oxide varistors, J. Appl. Phys., 46 (1975), no. 3, 1332-1341
• [11] Emtage P.R., The physics of zinc oxide varistors, J. Appl. Phys., 48 (1977), no. 10, 4372-4384
• [12] Eda K., Conduction mechanism of non-ohmic zinc oxide ceramics, J. Appl. Phys., 49 (1978), no. 5, 2964-2972
• [13] Mahan G.D., Levinson L.M., Philipp H.R., Theory of conduction in ZnO varistors, J. Appl. Phys., 50 (1979), 2799- 2812
• [14] Blatter G., Greuter F., Electrical breakdown at semiconductor grain boundaries, Phys. Rev. B., 34 (1986), no. 12, 8555-8572
• [15] Levinson L.M., Philipp H.R., Sonder E., Interface effects in zinc oxide varistors, Mat. Sci. Research, 21 (1987), Ceramic Microstructures ’86. Role of Interfaces, 665-678
• [16] Greuter F., Blatter G., Electrical properties of grain boundaries in polycrystalline compound semiconductors, Semicond. Sci. Technol, 5 (1990), no. 2, 111-137
• [17] Bartkowiak M., Comber M.G., Mahan G. D., Energy handling capability of ZnO varistors, J. Appl. Phys., 79 (1996), no. 11, 8629-8633
• [18] IEC International Standard 60099-5:2013 Surge arresters – Part 5: Selection and application recommendations, Edition 2.0, 2013-05
• [19] CIGRÉ WG A3.17, MO surge arresters stresses and test procedures, CIGRE Technical Brochure no. 544, 2013
• [20] Lundquist J., Stenström L., Schei A., Hansen B., New method for measurement of the resistive leakage currents of metaloxide surge arresters in service, IEEE Trans. on Power Deliv., 5 (1990), no. 4, 1811-1822
• [21] Papliński P., Wańkowicz J., Śmietanka H., Diagnostyka ograniczników przepięć – doświadczenia z badań eksploatacyjnych, XI Sympozjum EUI Problemy Eksploatacji Układów Izolacyjnych Wysokiego Napięcia, Krynica, Przegląd Elektrotechniczny – Konferencje, (2007), nr 3, 173-176 [22] Hasse L., Smulko J., Olesz M., Sedláková V., Šikula J., Sedlák P., Diagnostics of ZnO varistors by means of nondestructive testing, ZN Wydziału EiA Politechniki Gdańskiej, (2011), nr 30, 51-56
• [23] Olesz M., Diagnostyka niskonapięciowych warystorowych ograniczników przepięć, ZN Wydziału EiA Politechniki Gdańskiej, 2012, nr 31, 113-116
• [24] Papliński P., Wańkowicz J., Niestandardowe metody badań ograniczników przepięć w eksploatacji, Przegląd Elektrotechniczny, 90 (2014), nr 10, str. 118-120
• [25] Zydroń P., Sygnały probiercze i pomiarowe w technice wysokich napięć i diagnostyce wysokonapięciowych układów izolacyjnych. Rozprawy i Monografie nr 233, UWND AGH, Kraków 2011
• [26] Zydroń P., Bonk M., Fuśnik Ł., Spektroskopia impedancyjna w badaniach właściwości ograniczników przepięć niskiego napięcia poddanych działaniu impulsowych narażeń energetycznych, ZN Wydziału EiA Politechniki Gdańskiej, (2015) nr 46, 115-118
• [27] Nitsch K., Zastosowanie spektroskopii impedancyjnej w badaniach materiałów elektronicznych, Oficyna Wyd. Politechniki Wrocławskiej, 1999
• [28] Levinson L.M., Philipp H.R., AC properties of metal-oxide varistors, J. Appl. Phys., 47 (1976), no. 3, 1117-1122
• [29] Kabir M., Suzuki M., Yoshimura N., An equivalent circuit for ZnO varistors deduced from electrical characteristics of a single grain, J. Inst. Electrostat. Jpn., 28 (2004), no. 6, 304- 309
• [30] Yuanfang W., Xianglian Y., Xiaoyu Y., Chengke Z., Investigation into the equivalent circuit of MOV and the determination of its parameters, IEEE Trans. Power Deliv., 19 (2004), no. 3, 1091-1094
• [31] Saha T.K., Mardira K.P., Modeling metal oxide surge arrester for the modern polarization based diagnostics, IEEE Trans. Dielectr. and Electr. Insul., 12 (2005), no. 6., 1249-1258
• [32] Bassi W., Tatizawa H., Early prediction of surge arrester failures by dielectric characterization, IEEE Electr. Insul. Mag., 32 (2016), no. 2, 35-42
• [33] Vojisavljević K., Žunić M., Branković G., Srećković T., Electrical properties of mechanically activated zinc oxide, Science of Sintering, 38 (2006), 131-138
• [34] Bueno P.R., Pianaro S.A., Pereira E.C., Bulhões L., Longo E., Varela J.A., Investigation of the electrical properties of SnO2 varistor system using impedance spectroscopy, J. Appl. Phys, 84 (1998), no. 7, 3700-3705
• [35] IEEE Working Group 3.4.11, Modelling of metal oxide surge arresters, IEEE Trans. Power Deliv., 7 (1992), no. 1, 302-309
• [36] Pinceti P., Giannettoni M.: A simplified model for zinc oxide surge arresters, IEEE Trans. Power Deliv., 14 (1999), no.2, 393-397
• [37] Jaroszewski M., Pospieszna J., An assessment of ageing of oxide varistors exposed to pulse hazards using dielectric spectroscopy, Proc. 2004 IEEE ICSD, vol. 2, pp. 727-730, Toulouse, France, 2004

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.