氧化鋅避雷器在用電設(shè)備過(guò)電壓防護(hù)方面扮演了至關(guān)重要的角色。過(guò)電壓防護(hù)過(guò)程中伴隨著電能與熱能的轉(zhuǎn)化，若散熱不當(dāng)導(dǎo)致過(guò)高的溫升常常引起其性能明顯下降甚至失效。因此，氧化鋅避雷器在操作條件下的溫度預(yù)測(cè)具有重要意義。

本文提出了一種規(guī)范沖擊波形下MOV的損耗和-維熱-電建模辦法，并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證該建模辦法結(jié)果的有效性。

1 氧化鋅避雷器的結(jié)構(gòu)

如下圖，盤(pán)式氧化鋅避雷器有一個(gè)環(huán)氧樹(shù)脂外殼，氧化鋅盤(pán)厚度2.9mm，直徑14mm。其數(shù)據(jù)手冊(cè)顯現(xiàn)額定工作溫度范圍-40-85℃。

氧化鋅避雷器的溫升怎么快速預(yù)測(cè)？

2 氧化鋅的熱物性參數(shù)

溫度預(yù)測(cè)時(shí)氧化鋅材料的導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容數(shù)據(jù)必不可少，下圖分別是氧化鋅材料的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱容，以及本文所研究的氧化鋅圓盤(pán)結(jié)構(gòu)的熱阻和熱容。

3 沖擊電流的波形

根據(jù)IEC60060標(biāo)準(zhǔn)，沖擊電流波形如上圖左所示。10%-100%峰值時(shí)間Ts為8us，峰值100%-50%下降時(shí)間（Tr-Ts）為12us。本文研究5個(gè)上述標(biāo)準(zhǔn)波形重復(fù)施加于避雷器的工況，間隔時(shí)間為8s。5個(gè)發(fā)熱脈沖波形如上右圖所示。

4 Foster熱網(wǎng)絡(luò)模型

測(cè)試MOV冷卻曲線，通過(guò)擬合觀測(cè)的溫度曲線，獲取MOV的Foster熱阻網(wǎng)絡(luò)。

5 計(jì)算流程計(jì)算流程

如下圖所示，將上述參數(shù)（ZnO物性參數(shù)、電流波形、電壓波形、熱阻網(wǎng)絡(luò)）輸入MATLAB Simulink工具中。

6 結(jié)果與試驗(yàn)驗(yàn)證

MOV預(yù)測(cè)溫升曲線如下圖左。試驗(yàn)驗(yàn)證與仿真預(yù)測(cè)對(duì)比結(jié)果如下圖右，二者十分吻合。