摘要：氧化锌非线性电阻广泛用于电力系统过压保护和浪涌能量吸收。研究了一种对其进行测试的电源|稳压器。测试电源用容量电抗器来提供非线性电阻测试所需要的浪涌能量。试验结果表明，测试电源工作可靠，能完成对氧化锌非线性电阻的有效测试。
关键词：非线性电阻；测试电源；能容量
引言
氧化锌非线性电阻是一种压敏电阻器，用于电力系统保护已有30多年的历史了，它具有保护效果好，节能、价廉等一系列优点，因此，在发电机转子过电压保护，剩磁吸收，及避雷器中有着不可替代的保护作用[1][2]。由于电力系统中感性元件的存在，电力设备中故障电流出现时将导致严重的过电压现象，因此，抑制过电压对设备和操作人员的安全都是极为重要的[3]。随着我国电力事业的迅猛发展，电网容量不断扩大，发电机的单机容量也越来越大，为保证电网的安全运行，对发电机的快速灭磁，过压保护越来越重要。
zno电阻的能容量大，通流性能好，可以起到快速灭磁的作用。而zno电阻结构的均匀程度对其能容量有直接影响，均匀度差会降低其对能量的吸收能力。测试电源系统就是要模拟zno快速灭磁时所吸收的瞬间能量，并监控zno电阻的工作情况，得出测试结果和参数。
1 电路基本原理
测试电源由整流、换向、放电三部分组成，如图1所示。三相交流电通过整流桥对电抗器l进行充电，l充电完成后换向电路（图1中k）动作，使l与整流桥断开并对zno非线性电阻放电，完成测试。电抗器l是整个电源的核心，其合理设计对测试电源的性能有决定性作用。因此，电抗器设计是测试电源设计的核心。
2 电抗器l优化设计
原理图中的直流电源由380v三相电整流得到，即
ud=1.35u2lcosα （1）
电抗器中存储的能量（即被测电阻阀片的能容量）为
式中：i为被测电阻阀片的短时间可以承受的电流。
电抗器的电阻为
rl=ud/i （3）
由式（1）～式（3）可得出设计电抗器所需参数l和rl。
如果以w=20kj，i=200a，设计电抗器，则由式（1）～式（3）可得l=1h，rl=2.55ω。
在设计电抗器的过程中要考虑很多方面的因素，为保证电源满足测试要求，取l>1h，rl<2.4ω。我们首先采用矩形截面的设计，经过多次试验后发现，很难满足要求，于是就改用了正方形截面的设计，最终设计出了满足要求的电抗器。电抗器线圈截面图如图2所示。
2.1 导线型号的选取
采用bvr型导线，参数如下：
横截面积s=35mm2；
导线最大外径dm=12.5mm；
导线电阻率ρ=0.0217×10－6ω·m；
线圈绕制系数k=1.05；
取线圈的轴向层数和径向匝数相等，径向匝数取32匝，故
线圈匝数n=32×32=1024；
轴向高度a=12.5×32×1.05=420mm=0.42m；
径向宽度b=12.5×32×1.05=420mm=0.42m；
线圈内径d1=0.76m；
线圈平均直径d=d1＋b=0.76＋0.42=1.18m；
线圈总长l=πdn=π×1.18×1024=3796m（取3800m）；
线圈电阻r1=ρl/s=0.0217×10－6×3800/35×10－6=2.356ω。
2.2 检测电感值是否满足要求
电感的计算公式如下：
式中：φ为由线圈结构决定的系数，可从电感计算手册中查得φ=16.26；
n为线圈匝数；
d为线圈的平均直径；
μ0为空气的导磁率，它的值是4π×10－7。
则线圈电感为
线圈电感满足要求。
3 换向电路原理
换向电路如图3所示，要求当电抗器l充电完成后即直流侧电流达到i时，切断主电路，让电抗器对氧化锌电阻阀片放电。换向电路中采用lc振荡电路反向阻断晶闸管的办法。
当l充电完成之后，通过二次侧的逻辑控制使继电器zj动作，v3关断，v2导通，此时正向电流存在v1仍导通，l1与c所组成的振荡电路开始振荡，电容c开始通过l1放电，其电流方向与主电路电流相反，当流过v1的电流值降为0时，v1将被强制关断，换向过程结束。这就要求c要先于l完成充电。
由于电抗器l时间常数τl=l/rl，充电时间t≈4τl。则电容器c时间常数取τc=τl/4=r1c。
为保证振荡电路可靠阻断主电路，其峰值振荡电流取1.5i，即
图3中r5是一个对主电路进行过压保护的氧化锌非线性电阻，其电压等级高于待测电阻。待测非线性电阻故障时，r5可限制电抗器两端的高电压。
4 试验
为验证上述测试电源系统的可行性，进行了试验，试验电路参数如下：
1）被测氧化锌电阻阀片能量w=20kj；
2）测试电源直流侧电流i(>=)200a；
3）电抗器的电气参数l(>=)1h，rl(<=)2.55ω；
4）换向电路l1=0.43mh，c=150μf，r1=550ω。
试验表明，直流侧电流达到200a时，交流侧电流幅值为245a，据此整定交流侧的电流互感器，使电流继电器动作，控制电路驱动继电器zj动作，l1c振荡电路开始强制换向。测试表明电容c先于l完成充电，并且其反向振荡电流可以强制关断晶闸管，断开主电路，强制换向能够顺利进行，使电抗器能量注入氧化锌非线性电阻阀片，可以完成测试。
图4为换向电流图。图5为电抗器电流图。
5 结语
经过试验，此电源达
