[发明专利]基于温度分布的电涌保护器老化失效预警方法

说明书

本发明公开了一种基于温度分布的电涌保护器老化失效预警方法，包括步骤有，选取电涌保护器样片；基于雷电冲击实验平台对电涌保护器样片进行冲击老化实验；测量电涌保护器样片在冲击过程中电气的动态参数和在老化冷却后电气的静态参数，并记录电涌保护器样片在冲击过程中的温度分布和温度变化曲线；建立电涌保护器样片的冲击过程中动态参数与老化后静态参数的关系，以及建立温度同吸收能量、老化程度之间的函数关系；采用神经网络算法，建立电涌保护器老化失效预警数学模型，用于对电路系统使用中的电涌保护器进行提前预警。本发明的有益效果，可解决目前电涌保护器只能在失效后被动检测并更换而不能提前预警的问题。

技术领域

本发明涉及一种老化失效预警方法，特别是涉及一种基于温度分布的电涌保护器老化失效预警方法，属于雷电防护技术领域。

背景技术

电涌保护器（Surge Protective Device，SPD）又称避雷器，广泛应用于电力系统、低压电源系统和通信系统的雷电过电压防护。当雷电或其它干扰引起电气回路或者通信线路中产生尖峰电流或者电压时，电涌保护器能在极短的时间内响应，导通分流，限制异常过电压，避免浪涌对回路中电气设备的损害。

电涌保护器的老化失效是指其核心部件ZnO 压敏电阻在各种外加电应力及外界因素作用下，其电气参数发生改变，偏离其起始性能指标的现象。相关研究发现电涌保护器老化失效后存在压敏电压降低、泄漏电流和功率损耗增大等现象。根据引起老化的电应力种类，可将电涌保护器的老化分为直流老化、交流老化和冲击老化。其中，直流老化和交流老化主要由ZnO 压敏电阻长期承受工作电压作用而引起。冲击老化则是由于承受间歇性的短时脉冲电流包括雷电流和过电压的作用而引起。例如，安装在太阳能发电系统中的电涌保护器，除可能受到雷电流的冲击外，还长时间承受太阳能电池板输出的直流电压的作用，容易存在直流老化现象。而安装于低压电力系统中的电涌保护器，由于长时间承受交流电，会发生一定的交流老化。

目前，已有的公开文献CN104049163A公开了一种电涌保护器劣化程度的检测系统及检测方法，通过检测电流和电压参数来判断劣化程序。而现有文献CN203551689U 公开了一种电涌保护器压敏电阻劣化预警电路和装置，根据压敏电阻的电流输出特性作为劣化判断的标准。以及现有的硕士论文“MOV型SPD测试及老化分析”指出仅通过检测压敏电压和漏电流不能对SPD的老化做出有效判断，硕士论文“低压电源系统电涌保护器老化劣化研究”提出通过结合非线性系数a、压敏电压、漏电流三个参数可判断SPD是否老化。虽然，GB18802. 1-2010中只对电涌保护器好坏的检测方法进行了规定，当漏电流大于20μA或压敏电压变化超过±10%时，判定SPD失效。但是，这些关于SPD老化的现有文献或研究成果都是通过测试静态电气参数来判断优劣程度，这些参数往往存在“拐点效应”，即只有当电涌保护器老化到一定程度后，漏电流和压敏电压才会出现显著变化，而在这个拐点值之前，这些参数都符合测试标准的要求。故现有老化判断方法都直接导致电涌保护器的更换滞后，存在安全隐患。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种基于温度分布的电涌保护器老化失效预警方法，可解决目前电涌保护器只能在失效后被动检测并更换而不能提前预警的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于温度分布的电涌保护器老化失效预警方法，包括以下步骤：

1)选取电涌保护器样片；

2)基于雷电冲击实验平台对电涌保护器样片进行冲击老化实验；

3)测量电涌保护器样片在冲击过程中电气的动态参数和在老化冷却后电气的静态参数，并记录电涌保护器样片在冲击过程中的温度分布和温度变化曲线；

4）建立电涌保护器样片的冲击过程中动态参数与老化后静态参数的关系，以及建立温度同吸收能量、老化程度之间的函数关系；